Дақылдарды тыңайтудың климатқа қолайлы жолы бар ма? Жауап желде соғуы мүмкін

Өсімдіктер табиғи түрде «күн энергиясымен жұмыс істейді», бірақ оларды дақыл ретінде өсірумен байланысты көміртегі ізі бар. Тракторлар мен басқа да жабдықтарды қуаттандыру үшін пайдаланылатын отын осы іздің бөлігі болып табылады, бірақ ең үлкен құрамдас бөлігі 36% тәртібімен синтетикалық азот тыңайтқыштарын жасау үшін қолданылатын табиғи газбен байланысты.

Табиғи газдың жаһандық нарығындағы қақтығыстарға негізделген үзілістер мен климаттың өзгеруін шешудің шұғыл қажеттілігі арасында азот тыңайтқышының қазба отынына тәуелділігі мүмкін емес болып барады. Идеал шешім жергілікті, жаңартылатын энергияны пайдалана отырып, азоттың төмен көміртекті ізін қамтамасыз ету жолын табу болады. Бұл мүмкін бе? Бұл жағдайда жауап сөзбе-сөз «желде соғу» болуы мүмкін.

Жасыл өсімдіктер фотосинтез процесі арқылы күннен өсу үшін энергия алады. Олар істейді; дегенмен қоректік заттар – минералдар топырақтан тамыры арқылы сіңеді. Азот, фосфор және калий өсімдіктің ең үлкен қажеттіліктері болып табылады және ауыл шаруашылығында немесе бағбандықта тыңайтқыш ретінде жеткізіледі. Адамзат тарихында азот өсімдік шаруашылығындағы ең шектеуші элемент болды және халық көбейген сайын үй жануарларының көңі немесе құс гуаносы сияқты қол жетімді азот көздері қажеттінің барлығын қамтамасыз ете алмады. Өсімдіктер үшін азотты жеткілікті түрде алу қиындығы біршама күлкілі, өйткені атмосферада 78% азот газы бар; дегенмен, ол өте инертті және көптеген тірі заттар үшін қол жетімсіз. 100 жылдан астам уақыт бұрын тыңайтқыш жағдайы өзгерді. Фриц Хабер есімді неміс ғалымы ауадағы сутегі мен азоттың бір бөлігін пайдаланып, оны өсімдіктерге қолжетімді аммиакқа айналдыру үшін катализатор мен қысым жүйесін ойлап тапты. Карл Бош есімді тағы бір инженер 1914 жылға қарай тәулігіне 20 тонна азот өндіруге болатындай етіп процесті жетілдірді және кеңейтті.

Бұл «Haber-Bosch» процесі табиғи газ көздерінен немесе көмірді газдандыру арқылы әрқайсысы жылына 1 миллион тонна өнім өндіретін ірі нысандарда оңтайлы орындалады. Табиғи газ бір көміртек және төрт сутегі атомынан тұрады, бірақ аммиакты (үш сутегі атомы бар бір N атомы) алу үшін ауадағы азотпен әрекеттесу үшін қажет сутегі ғана. Бұл жағдайда көміртегі «қазба» көзден, сондықтан ол «парниктік газдар шығарындысын» құрайды. Сутегін алудың электролиз деп аталатын басқа жолы бар. Бар болғаны су (екі сутегі атомы және бір оттегі атомы) және электр энергиясы қажет. Бұл процесс сутегін бөліп, зиянсыз оттегін шығарады. Бұл сценарийде көміртегі шығарындысы жоқ. Мемлекеттік және жеке зерттеушілер аммиак алу үшін кішігірім Хабер-Бош процестерімен тәжірибе жүргізді. Жел немесе күннен өндірілетін электр энергиясын пайдалануға басты назар аударылды. Бұл тұжырымдама біраз уақыттан бері жұмыс істеп келеді. Мысалы, 2009 жылы Миннесота университетінің Батыс орталық ғылыми-зерттеу және ақпараттық-түсіндіру орталығындағы құны 3.75 миллион доллар тұратын тәжірибелік зауыт жылына 25 тонна сусыз аммиак өндіру үшін жергілікті жел электр қондырғысының электр қуатын пайдаланды. Бұл туралы Corn+Soybean Digest ауылшаруашылық сауда журналында жарияланған Миннесотадағы жаңартылатын энергия көздерінің директоры Майк Ризге берген сұхбатында сипатталған. Мақала орынды аталды: «Тыңайтқышты жұқа ауадан жасайсыз ба? Жаңартылатын аммиак алу үшін желілік жел энергиясын пайдалану N бағаны тұрақтандыруға, жел энергиясы нарығын құруға мүмкіндік береді ».

Сонда 13 жылдан кейін не болып жатыр? Кез келген жаңа химиялық процесс сияқты, оны оңтайландыру үшін уақыт қажет. Заманауи тыңайтқыштарды өндіру үшін қолданылатын жақсы қалыптасқан, өнеркәсіптік ауқымды процесспен бәсекелесуді қиындататын ауқымды экономикалар да бар. Дегенмен, бұл технологияның нұсқалары коммерциялық мақсатқа жақындап қалуы мүмкін. A «Техно-экономикалық талдау» 2020 жылы Texas Tech зерттеушілері жариялаған «барлық электрлік» аммиакты кәдімгі аммиак құнынан шамамен екі есе арзан өндіруге болады деген қорытындыға келді. Бұл 2022 жылғы вегетациялық маусымда тыңайтқыштар бағасының күрт өсуіне дейін болды (қараңыз Заманауи фермер: «Фермерлер тыңайтқыш бағасының өсуіне төтеп беру үшін күресуде).

Осы мақалаға берген сұхбатында Миннесота университетінің қызметкері Майк Риз бұл шешімге серпін беріп жатқанын айтады. Табиғи газ құнының өсуімен, жаңартылатын электр энергиясының құнының төмендеуімен және климаттың өзгеруін азайту жөніндегі міндеттемелер бірінші орынға шығады; Қазір «жасыл аммиактың» осы түріне үлкен қызығушылық бар. Риздің айтуынша, бірнеше ірі, кәдімгі тыңайтқыш компаниялары осы бағытта қалай өзгеретінін қарастыруда. Риздің бұл технологияның сипаттамасы орталықтың веб-сайтында жарияланған: «Тұрақты энергия мен ауыл шаруашылығын қуаттандыру: желді бөтелкеге ​​салу.” UMN зерттеушілері де осыған байланысты жариялады экономикалық талдау.

Логикалық сценарий жылына 30-дан 200 тоннаға дейінгі диапазондағы орта ауқымды зауыттарды дамыту және оларды жел мен күн электр энергиясын өндіруге әлеуеті мол ауылшаруашылық аймақтарында орналастыру болып табылады. Осылайша, тыңайтқыштың тасымалдау көлемі аз болады және нарық жаһандық баға ауытқуларынан оқшауланар еді. Әлбетте, қомақты капиталды инвестициялау қажеттілігі туындайды, бірақ бұл климаттың өзгеруіне негізделген субсидиялар немесе көміртегі несиелері арқылы ішінара шешілуі мүмкін. Бұл өзгеріс күн және жел энергиясы секторы үшін де оң болар еді, өйткені ол желілік сұранысқа сәйкес келмеуі мүмкін өндірістің ең жоғары кезеңдерінде оларды пайдалану қажеттілігін шешеді. Кейінірек шығару үшін сутегін сақтаудың қауіпсіз құралы ретінде аммиакқа тәуелсіз қызығушылық бар көптеген әртүрлі қолданбалар.

Бұл оқиға жеткілікті оң болмаған сияқты, тыңайтқыш өндірісін одан әрі «декарбонизациялау» жолы бар. АҚШ-тың көптеген ауылшаруашылық аймақтарында таралған биоэтанол зауыттары бар. Олар жүгері крахмалы сияқты жем қорларынан көмірсуларды ашытқанда, олар СО2 шығарады, бірақ ол «көміртекті бейтарап» болып табылады, өйткені ол соңғы дақылдардың фотосинтезінен келеді. Дегенмен, азот тыңайтқышының оңайырақ сақталатын және қолданылатын түрі болып табылатын және UAN немесе баяу шығарылатын түйіршіктер сияқты басқа кең таралған формулаларға түрлендіруге болатын мочевина алу үшін газдың мол қорын ұстап, оны аммиакпен реакцияға түсіруге болады. . Аммиак пен этанол өндірісі арасындағы байланысты орнату әрбір өнімге байланысты көміртегі ізінің азаюына қосымша іскерлік және логистикалық артықшылықтарға ие болады.

Қорытындылай келе, ауыл шаруашылығы үшін аммиак өндірісін электрлендіру «мен қарастырылған шешім түрінің тамаша үлгісі болып табылады.экомодернистерТехнология көбінесе экологиялық мәселелерді шешу болып табылады деп санайды. Бұл жағдайда бұл біздің ферма экономикасын жаһандық тұрақсыздықтан қорғау қажеттілігіне де сәйкес келеді.