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Amoniaco verde de cero emisiones

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Avangrid (filial de Iberdrola) y Sempra Infrastructure han firmado un acuerdo para el desarrollo conjunto de proyectos de hidrógeno y amoníaco verde en Estados Unidos alimentados por fuentes renovables. El acuerdo proporciona un marco para que las empresas identifiquen, evalúen y desarrollen potencialmente proyectos de hidrógeno verde a gran escala.

El hidrógeno y el amoníaco verde son una buena solución de descarbonización para varios sectores de los mercados estadounidenses y mundiales. Se necesitarán importantes infraestructuras para que el potencial del hidrógeno se haga realidad.

La experiencia de Iberdrola en el desarrollo de energías renovables como tercer operador de renovables en Estados Unidos complementa el complejo desarrollo de proyectos de Sempra Infrastructure y su experiencia comercial en energía limpia, redes de energía y soluciones de GNL y net-zero.

Sempra Infrastructure está desarrollando actualmente múltiples proyectos de transición energética de primera clase en Norteamérica, así como nuevas oportunidades en energía renovable y captura de carbono y otras vías para producir hidrógeno y amoníaco limpios aprovechando los recursos disponibles en diferentes regiones.

La utilidad del amoniaco verde

Aproximadamente la mitad de la producción mundial de alimentos depende del fertilizante de amoníaco. Por ese motivo, descarbonizar la producción de la sustancia química es de vital importancia.

El amoniaco verde se emplea como un combustible potencial libre de carbono para el transporte marítimo e incluso la producción de energía. Esta aplicación ha sugerido a los cientificos que este compuesto podría ser una buena opción para transportar el hidrógeno a gran escala mediante barcos, lo que permitiría establecer un comercio mundial de este gas.

 

Avances para producir amoniaco verde más barato

Una compañía de tecnología canadiense dice que ha desarrollado equipos que producirán amoníaco verde de cero emisiones a partir de hidrógeno renovable a un precio mucho más barato que el amoníaco gris altamente contaminante.

Aproximadamente 235 millones de toneladas de amoníaco (NH 3 ) se producen en todo el mundo cada año. Principalmente para fertilizantes, casi todo el cual se produce mediante la combinación de hidrógeno gris, derivado del gas natural o carbón con emisiones de carbono de nueve a 18 toneladas por cada tonelada de H 2 – con nitrógeno del aire en un proceso centenario llamado Haber-Bosch.

Haber-Bosch consume mucha energía, requiere altas temperaturas de 400-500 ° C y presiones superiores a 100 bar, y generalmente funciona mediante la quema de combustibles fósiles. Se dice que este proceso por sí solo es responsable del 1% de las emisiones de carbono del mundo cada año, y eso sin incluir el CO 2 emitido por la producción de hidrógeno gris.

La propuesta de FuelPositive para producir amoniaco verde

Esta compañia canadiense afirma que puede producir amoníaco verde a partir del agua, el aire y la electricidad a un precio más barato que el amoníaco gris que se vende hoy en día. Además, dice que se puede realizar en casi cualquier lugar de la Tierra.

FuelPositive combinará electrolizadores con un reactor patentado que combina el nitrógeno del aire con H 2 utilizando “temperaturas mucho más bajas y una presión mucho más baja” que Haber-Bosch, lo que resulta en costos un 40% más bajos.

Mediante un sistema modular de «sintetizador de amoníaco de hidrógeno» se venderá dentro de cajas del tamaño de un contenedor de envío plug-and-play, se pueden instalar en cualquier lugar donde se requiera amoníaco, lo que elimina los costos de transporte de NH 3 , que puede representar el 50% de el costo del amoniaco gris.

Análisis de la solución en una granja

Utilizando un estudio de caso de una granja de 1.800 acres en Manitoba, Canadá, FuelPositive dice que puede proporcionar el amoníaco requerido por aproximadamente C $ 560 ($ 443) por tonelada, en comparación con un costo promedio en 2021 de C $ 900, un descuento del 37,7%. Este costo de producción se basa en un precio de energía de C $ 45 / MWh utilizando la red eléctrica de energía hidroeléctrica de Manitoba al 99,8%.

FuelPositive espera que las eficiencias de producción futuras reduzcan el costo operativo a menos de C $ 500 por tonelada, y agrega que más reducciones de precios podrían provenir de compensaciones de carbono, ya que cada tonelada de NH 3 verde reemplaza cuatro toneladas de CO 2 .

El sistema FuelPositive también proporcionaría a los agricultores independencia de «la cadena de suministro tremendamente fluctuante que existe hoy para el amoníaco anhidro gris», dijo la compañía, señalando el hecho de que el costo del NH 3 en Manitoba se duplicó de C $ 600 por tonelada a C $ 1200. en un período de seis meses este año.

El proceso Haber Bosch

El 27 de agosto de 1874, nacía el químico e ingeniero alemán galardonado con el Premio Nobel de Química del año 1931, Carl Bosch. En 1931 le fue otorgado el premio Nobel de Química, compartido con Friedrich Bergius, por el descubrimiento y desarrollo del método de síntesis química a alta presión.

Bosch estudió en el Instituto Politécnico de Charlottenburgo (hoy Universidad Técnica de Berlín) y, a partir de 1892, en la Universidad de Leipzig donde se licenció en 1898.

En 1899 comenzó a trabajar en la empresa BASF (Badische Anilin und Soda Fabrik). Desde 1908 hasta 1913 desarrolló el llamado proceso Haber-Bosch de síntesis del amoníaco a partir de hidrógeno y nitrógeno sometidos a altas presiones. Este método permitió emplear gas amoniaco en la fabricación de los abonos artificiales, que tanta influencia habrían de tener en el desarrollo de la agricultura en todo el mundo. De este modo, el salitre (una mezcla de nitrato de potasio (KNO3) y nitrato de sodio (NaNO3) que se encuentra de forma natural en zonas de América del Sur) fue sustituido por este abono sintético en perjuicio de su principal proveedor de ese entonces, Chile. La aparición de los abonos sintéticos, fue vital para el desarrollo agrícola al producir un elemento imprescindible para las plantas, como son los nitratos, a precios mucho mas reducidos de los que existían en ese momento. De esta forma, se consiguió aumentar la producción de alimentos a nivel mundial, manteniendo los precios bajos.

Su aporte a la fabricación de amoníaco

En química, el proceso de Haber – Bosch es la reacción de nitrógeno e hidrógeno gaseosos para producir amoníaco. La importancia de la reacción radica en la dificultad de producir amoníaco a un nivel industrial.

Alrededor del 78,1% del aire que nos rodea es nitrógeno molecular, N2. El elemento como molécula diatómica gaseosa es muy estable y relativamente inerte debido al enlace triple que mantiene los dos átomos fuertemente unidos.

No fue sino hasta los primeros años del siglo XX cuando este proceso fue desarrollado para obtener nitrógeno del aire y producir amoníaco, que al oxidarse forma nitritos y nitratos. Éstos son esenciales en los fertilizantes.

Como la reacción natural es muy lenta, se acelera con un catalizador de hierro (Fe3+) y óxidos de aluminio (Al2O3) y potasio (K2O) permitiendo que el equilibrio se alcance con mayor rapidez. Los factores que aumentan el rendimiento, al desplazar el equilibrio de la reacción hacia los productos (Principio de Le Châtelier), son las condiciones de alta presión (150-300 atmósferas) y altas temperaturas (400-500°C), resultando en un rendimiento del 10-20%.

h2dnr

Ingeniero senior especializado en energía de hidrógeno