راه‌حل پایدار: تولید آمونیاک با بیومتان به انتشار خالص صفر می‌رسد
آمونیاک، یک ماده کلیدی در کودهای مصنوعی، برای کشاورزی جهانی حیاتی است و از میلیاردها نفر حمایت می‌کند.
با این حال، تولید آن به صورت قابل توجهی به انتشار کربن کمک می‌کند و درخواست‌های فوری برای جایگزین‌های سبزتر به‌وجود آورده است.
فرآیند سنتی تولید آمونیاک شامل نیتروژن و هیدروژن است، با هیدروژن که معمولاً از گاز طبیعی تأمین می‌شود.
آئورلیان ایستراته، مهندس محیط‌زیست بیان می‌کند، «گاز طبیعی هم کربن و هم هیدروژن دارد، اما برای آمونیاک فقط هیدروژن نیاز است. این به معنی آن است که مقدار زیادی کربن در طی تولید آزاد می‌شود.»
ردپای کربنی از تولید سنتی آمونیاک یک نگرانی فشارآور در مبارزه با تغییرات آب و هوایی است.
راه‌حل پایدار
یک راه‌حل امیدوارکننده در تولید هیدروژن از طریق الکترولیز با انرژی‌های تجدیدپذیر نهفته است.
با این حال، ایستراته اشاره می‌کند که این روش همچنان گران است و به‌صورت گسترده استفاده نمی‌شود، بنابراین بیشتر آمونیاک به‌طور متعارف تولید می‌شود.
در تحقیقات خود، ایستراته یک جایگزین نوآورانه پیشنهاد می‌کند: استفاده از بیومتان به جای گاز طبیعی در تولید آمونیاک.
بیومتان، که از زیست‌توده‌ای مانند زباله‌های غذایی و پسماندهای کشاورزی به‌دست می‌آید، دارای ساختار شیمیایی یکسانی با گاز طبیعی (CH₄) است اما با تفاوت قابل‌توجهی - یک منبع قابل‌تجدید است.
هنگامی که از بیومتان استفاده می‌شود، دی‌اکسید کربن آزاد شده در حین احتراق به تازگی از جو در طی رشد زیست‌توده از طریق فتوسنتز گرفته شده است.
ایستراته توضیح می‌دهد «این به توازن دست پیدا می‌کند.» در مقابل، سوزاندن گاز طبیعی CO2 ذخیره‌شده در زیر زمین برای میلیون‌ها سال آزاد می‌کند، که کربن اضافی به جو اضافه می‌کند.
ایستراته بیشتر به پتانسیل فناوری ذخیره‌سازی و جذب کربن (CCS) برای کاهش اثرات زیست‌محیطی تولید آمونیاک تأکید می‌کند.
او می‌گوید، «اگر به جای انتشار این کربن، آن را جذب و به‌طور دائم ذخیره کنید، می‌توانید به سمت انتشار خالص صفر یا حتی منفی کربنی کار کنید.» این بدان معنی است که تولید آمونیاک می‌تواند بیش از میران CO2 که آزاد می‌کند، جبران کند.
آمونیاک با انتشار خالص صفر
یکی از مزایای استفاده از بیومتان این است که به خوبی با فناوری‌های موجود تولید آمونیاک همخوانی دارد.
ایستراته اشاره می‌کند که جداسازی CO2 برای فرآیندهای تولید بیومتان و آمونیاک اساسی است، به این معنی که برای جذب کربن نیازی به فناوری‌های جدید نیست.
در تحقیق مقایسه‌ای خود، ایستراته سه روش تولید آمونیاک را مورد ارزیابی قرار می‌دهد: فرآیندهای متعارف، الکترولیز، و تولید مبتنی بر بیومتان.
یافته‌های او نشان می‌دهند که با استفاده از بیومتان همراه با CCS می‌توان آمونیاک منفی کربنی تولید کرد.
او به یک رویکرد عملی‌تر نیز می‌پردازد، سناریویی را بررسی می‌کند که در آن گاز طبیعی با بیومتان مخلوط می‌شود.
برای دست‌یابی به بی‌طرفی کربنی، ایستراته دریافت که نیاز است تا ۴۴ درصد بیومتان و ۵۶ درصد گاز طبیعی، به‌همراه جذب کربن، ترکیب شوند.
از نظر اقتصادی، بیومتان به ویژه در چشم‌انداز کنونی که تحت تأثیر قیمت‌های بالای گاز به دلیل تنش‌های ژئوپلیتیکی مانند تجاوز روسیه به اوکراین است، به عنوان یک گزینه رقابتی برجسته می‌شود.
این وضعیت و هزینه و ناکارآمدی جایگزین‌هایی مانند جذب و ذخیره‌سازی مستقیم کربن هوا (DACCS)، بیومتان را به عنوان یک راه‌حل قابل‌اجرا‌تر معرفی می‌کند.
ایستراته تأکید می‌کند، «شما به فناوری پیچیده‌ای مانند DACCS نیاز ندارید.» او بیان می‌کند، «اغلب راه‌حل‌های ساده‌تری وجود دارد که می‌توانند تأثیر فوری داشته باشند.»
معرفی بیومتان در تولید آمونیاک یکی از این راه‌حل‌هاست که می‌تواند به‌طور قابل توجهی انتشار کربن را در بخش کشاورزی کاهش دهد و در عین حال تأمین پایدار کودها را تضمین کند.
همان‌طور که جهان با تغییرات آب و هوایی دست‌وپنجه نرم می‌کند، نوآوری‌هایی مانند بیومتان مسیرهای امیدوارکننده‌ای را به‌سمت آینده‌ای سبزتر در تولید آمونیاک نمایان می‌کنند، وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهند و کشاورزی را با پایداری زیست‌محیطی همسو می‌کنند.
