ग्रीन अमोनिया: सतत और ऊर्जा कुशल रसायन शास्त्र

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  क्वांटमरन दूरदर्शिता
• 27 जून 2022

अंतर्दृष्टि सारांश

हरित अमोनिया में परिवर्तन को कार्बन उत्सर्जन को कम करने की दिशा में एक आशाजनक कदम के रूप में देखा जाता है, विशेष रूप से भारी उद्योगों और परिवहन में, जहां यह ऊर्जा स्रोत के रूप में तरल हाइड्रोजन की जगह ले सकता है। यह बदलाव सुरक्षित और अधिक टिकाऊ ईंधन का पता लगाने के व्यापक प्रयास का हिस्सा है, जिसमें हरित अमोनिया का परिवहन आसान है और इसका उत्पादन नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों द्वारा संचालित होता है। हालाँकि, हरित अमोनिया की उत्पादन लागत वर्तमान में अन्य ईंधनों की तुलना में अधिक है, जिससे इसे व्यापक रूप से अपनाने में चुनौतियाँ पैदा हो रही हैं।

ऊर्जा भंडारण संदर्भ के रूप में अमोनिया

सदियों से, ऊर्जा ले जाने वाले अणुओं ने कम लागत वाली ऊर्जा हस्तांतरण के सबसे अधिक लागत प्रभावी साधन के रूप में कार्य किया है। आज, कार्बन-गहन ऊर्जा को बदलने की बढ़ती मांग ने हाइड्रोजन, मेथनॉल और अमोनिया के भीतर पाए जाने वाले अणुओं के लिए जीवाश्म ईंधन-आधारित ऊर्जा स्रोतों के संभावित प्रतिस्थापन के रूप में अवसर पैदा किए हैं।

विस्तारित अवधि के लिए ऊर्जा बनाए रखने की क्षमता अमोनिया को अन्य रासायनिक यौगिकों से अलग करती है, क्योंकि इसे अपेक्षाकृत सस्ती कीमत पर लंबी दूरी पर ले जाया जा सकता है। तरल हाइड्रोजन की तुलना में अमोनिया ले जाने के लिए अधिक सुविधाजनक है, जिससे संगठनों का मानना ​​​​है कि अमोनिया एक बेहतर प्रत्यक्ष ऊर्जा स्रोत हो सकता है। जरूरत पड़ने पर कंपनियां अपने हाइड्रोजन घटक के लिए अमोनिया को संभावित रूप से क्रैक कर सकती हैं।

ग्रीन अमोनिया हाइड्रोजन और नाइट्रोजन का उपयोग करके बनाया जाता है, जहां हाइड्रोजन जल इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, अक्षय ऊर्जा स्रोतों द्वारा संचालित एक प्रक्रिया। वायु पृथक्करण इकाई का उपयोग करके नाइट्रोजन को हवा से निकाला जा सकता है। हरा अमोनिया "भूरा" अमोनिया के प्रतिस्थापन के रूप में कार्य कर सकता है, जो जीवाश्म ईंधन (आमतौर पर प्राकृतिक गैस) से बना होता है। हरा अमोनिया नाइट्रोजन और हाइड्रोजन से विभिन्न तरीकों से बनाया जा सकता है; हालांकि, हैबर-बॉश प्रक्रिया (जो अमोनिया के उत्पादन के लिए एक रासायनिक प्रतिक्रिया को प्रेरित करने के लिए एक उच्च दबाव प्रक्रिया का लाभ उठाती है) कथित तौर पर सबसे अच्छा व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य विकल्प है। 

विघटनकारी प्रभाव

2020 में, यूरोप, अमेरिका, ऑस्ट्रेलिया और जापान में कई परियोजनाओं ने ऊर्जा के स्रोत के रूप में अमोनिया का उपयोग करने पर अपना ध्यान केंद्रित किया। 5 बिलियन अमेरिकी डॉलर की परियोजना के हिस्से के रूप में, अमेरिकी कंपनी एयर प्रोडक्ट्स एंड केमिकल्स, सऊदी फर्म एसीडब्ल्यूए पावर और सऊदी अरब में कार्बन-मुक्त शहर का निर्माण करने वाले डेवलपर NEOM ने लाल सागर तट पर हरित हाइड्रोजन सुविधा बनाने की मांग की है। 2025. परियोजना का लक्ष्य दिन के दौरान सौर ऊर्जा को पकड़ने के लिए सौर कोशिकाओं का निर्माण करना और सुविधा के जल इलेक्ट्रोलिसिस संयंत्र के लिए 4 गीगावाट बिजली उत्पन्न करने के लिए रात भर की हवाओं को पकड़ने के लिए पवन टरबाइन का निर्माण करना है।

डेवलपर्स पारंपरिक हेबर-बॉश संयंत्र में हाइड्रोजन की आपूर्ति करेंगे, जिसमें प्रति वर्ष 1 मिलियन टन से अधिक हरित अमोनिया का उत्पादन करने की योजना है। 12.7 एमजे/एल पर, अमोनिया का ऊर्जा घनत्व 8.5 एमजे/एल पर तरल हाइड्रोजन की तुलना में अधिक है। इसे -33 डिग्री सेल्सियस पर तरल हाइड्रोजन की तुलना में -253 डिग्री सेल्सियस पर भी संग्रहीत किया जा सकता है, और यह हाइड्रोजन की तुलना में बहुत कम ज्वलनशील है, दोनों कारक अमोनिया के परिवहन को काफी आसान और सस्ता बनाते हैं। इन फायदों के कारण आने वाले दशकों में हरित अमोनिया कई क्षेत्रीय बाजारों में अरबों डॉलर का उद्योग बन सकता है। यह उन चुनिंदा ईंधनों में से है जिन्हें समुद्री उद्योग अपने कार्बन उत्सर्जन लक्ष्य को कम करने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग करने पर विचार कर सकता है। 

हालाँकि, हरे अमोनिया का उत्पादन करने की लागत भूरे अमोनिया की तुलना में दो से चार गुना अधिक महंगी है, इसके प्रतिस्पर्धी ईंधन हरित हाइड्रोजन की तुलना में इसका उत्पादन करना अधिक महंगा है, और बड़ी मात्रा में इसका उत्पादन करने के लिए आवश्यक कुछ प्रौद्योगिकियाँ अभी भी शुरुआती चरण में हैं। विकास का. इन कारकों के कारण 2020 के दौरान उद्योग की वृद्धि धीमी रह सकती है। यदि विभिन्न उद्योग नवीकरणीय ऊर्जा के अन्य रूपों की तुलना में कम लागत पर हरित अमोनिया का लाभ उठा सकते हैं, विशेष रूप से इस्पात निर्माण और फोर्ज जैसे भारी उद्योगों में, तो हरित अमोनिया एक बाजार स्थान विकसित कर सकता है जिसमें कंपनियां निवेश करने पर विचार कर सकती हैं।

ऊर्जा क्षेत्र में हरित अमोनिया के प्रभाव

ऊर्जा भंडारण के रूप में उपयोग किए जा रहे हरे अमोनिया के व्यापक निहितार्थों में शामिल हो सकते हैं:

• हरित अमोनिया में परिवर्तन से कई भारी उद्योगों को उनके कार्बन पदचिह्न को कम करने में सहायता मिली, जिससे उनके कार्बन उत्सर्जन लक्ष्यों की प्राप्ति हुई।
• परिवहन उद्योग के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में तरल हाइड्रोजन को हरित अमोनिया के साथ बदलने से ऊर्जा उद्योग के भीतर कार्यबल में बदलाव आएगा।
• सरकारें पहले से ही हरित हाइड्रोजन उत्पादन और परिवहन बुनियादी ढांचे में निवेश कर रही हैं और हरित अमोनिया उत्पादन को शामिल करने के लिए अपनी सब्सिडी का विस्तार कर रही हैं, जो स्वच्छ ऊर्जा के प्रति व्यापक प्रतिबद्धता को दर्शाता है।
• सौर और पवन उद्योगों को हरित अमोनिया के स्थायी उत्पादन को बढ़ावा देने वाले हेबर-बॉश प्रक्रिया को बढ़ावा देने वाले बुनियादी ढांचे के निर्माण के लिए निवेश में वृद्धि प्राप्त हो रही है।
• हाइड्रोजन के सुरक्षित और अधिक आसानी से परिवहन योग्य विकल्प के रूप में ग्रीन अमोनिया की क्षमता स्वच्छ ईंधन की व्यापक स्वीकृति और अपनाने को प्रोत्साहित करती है, जो राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा रणनीतियों को प्रभावित करती है।
• हरित अमोनिया के घरेलू उत्पादन को बढ़ावा देने से ऊर्जा आयात में कमी आएगी, ऊर्जा सुरक्षा बढ़ेगी और विदेशी तेल और गैस पर निर्भरता कम होगी।
• हरित अमोनिया उत्पादन में वृद्धि प्रचुर नवीकरणीय ऊर्जा संसाधनों वाले क्षेत्रों में आर्थिक गतिविधि और रोजगार सृजन को बढ़ावा देती है, जिससे अधिक संतुलित क्षेत्रीय विकास को बढ़ावा मिलता है।
• हरित अमोनिया की दिशा में आंदोलन नए मानकों और विनियमों की स्थापना को बढ़ावा दे रहा है, जिससे इस स्वच्छ ऊर्जा स्रोत का सुरक्षित उत्पादन, परिवहन और उपयोग सुनिश्चित हो रहा है।
• एक व्यवहार्य स्वच्छ ऊर्जा स्रोत के रूप में हरित अमोनिया के उदय ने शैक्षणिक संस्थानों को नए पाठ्यक्रम शुरू करने, नवीकरणीय ऊर्जा क्षेत्र में उभरते अवसरों के लिए कार्यबल तैयार करने के लिए प्रेरित किया है।
• हरित अमोनिया की ओर बदलाव, स्वच्छ ऊर्जा प्रौद्योगिकियों में आगे के अनुसंधान और विकास के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, जो ऊर्जा क्षेत्र में भविष्य की प्रगति की नींव बनाता है।

विचार करने के लिए प्रश्न

• क्या हरी अमोनिया के लिए संयंत्र विकसित करने के लाभ लागत से अधिक होंगे? 
• क्या भविष्य में ग्रीन अमोनिया ऊर्जा भंडारण का एक व्यवहार्य रूप होगा, खासकर समुद्री उद्योग के लिए? या ऊर्जा भंडारण के अन्य रूप इसकी जगह लेंगे?