Amonijak kao gorivo?

Amonijak je, čitamo iz njegove formule (NH3), spoj dušika i vodika – što znači da može gorjeti bez ispuštanja stakleničkih plinova, tj. CO2. Ekološko gorivo? Da, ako se ne dogodi ekološka katastrofa.

Nenad Raos subota, 6. ožujka 2021. u 06:00

Amonijak je čudna tvar. Tekućina je i nije tekućina. Gori i ne gori. Otrovan je, pa opet se stvara u našem tijelu, a posebice u tijelu morskih životinja. Ovo posljednje je posljedica metabolizma proteina i drugih dušikovih spojeva. No dok mi ljudi (i druge kopnene životinje) prevodimo amonijak u mokraćevinu (da bi je potom izlučili kroz bubrege), morske životinje se rješavaju amonijaka izravno, izlučujući ga kroz kožu. Zato morskog psa i druge velike ribe treba nakon ulova neko vrijeme držati u vodi – da ne smrde, po amonijaku naravno.

Amonijačna voda poznata je svakome tko je zavirio u kemijski laboratorij (a i u staju, jer tu se – djelovanjem mikroba – mokraćevina, suprotno procesu u našem tijelu, pretvara u amonijak). Amonijačna voda nije amonijak, premda se često tako zove: amonijak je plin lakši od zraka, kemijske (molekulske) formule NH3, koji pri atmosferskom tlaku postaje tekućina ako se ohladi na -33,4 oC. I još jedno važno svojstvo: ima visoku kritičnu temperaturu (232 oC), a to znači da pri se i pri sobnoj temperaturi može pretvoriti u tekućinu, ako ga se naravno dovoljno stlači. No opet taj tlak, još jedno dobro svojstvo amonijaka, ne treba biti visok – samo 10 do 20 bara.

Amonijak se ne može zapaliti šibicom. Pa opet, to ne znači da ne gori. Dokaz tome su milijuni tona amonijaka koje se svake godine spaljuju na platinskim mrežicama da bi se proizvela dušična kiselina, a od nje umjetna gnojiva i eksplozivi. No evo još jedne primjene tog spoja vodika i dušika: mogao bi poslužiti kao gorivo za brodske, dizelske motore.

Bila bi to sasvim jednostavna tehnologija: umjesto plinskog ulja u motor bi se uštrcavao tekući amonijak. Je li on dobro gorivo? Energijska mu je vrijednost 18,6 MJ/kg ili 13,6 MJ/L, što je 2 – 3 puta manje od energetske vrijednosti ugljikovodičnih goriva (benzina, plinskog ulja ili prirodnog plina) ili približno jednaka energetskoj vrijednosti starog lignita (16 – 24 MJ/kg). Amonijak ne gori bez katalizatora (platinske mrežice), pa bi ga zato trebalo miješati sa 20 % ugljikovodičnog goriva. To je na neki način dobro jer izgaranjem amonijaka u motoru ne nastaje dušična kiselina (HNO3) nego dušik (N2) i voda (H2O) – no samo u idealnom slučaju.

Kažem „u idealnom slučaju“ jer nešto se dušika ipak oksidira u dušikove okside, NOx, tj. u smjesu 95 % NO i 5 % NO2. Kako su oba oksida toksična, ispušne plinove treba od njih pročistiti, a to se najbolje postiže reakcijom s mokraćevinom, CO(NH2)2, pri čemu nastaje ugljikov dioksid, voda i dušik.

No koje je rješenje za skladištenje tekućeg amonijaka i to još na brodu? Zbog niske energetske vrijednosti amonijaka brod bi trebao imati velike spremnike za gorivo, a usto, zbog tlaka, i čvrsto građene. Računa se da bi prekooceanski tanker na pogon amonijakom trebao imati tri spremnika, svaki promjera 10, a dužine 50 metara. Toliko bi mu goriva, pokazuju proračuni, moglo dati autonomiju od 7.500 nautičkih milja. No tu je jedan veliki "ali".

Amonijak je korozivan, posebice prema slitinama bakra i cinka, a usto je i toksičan. To međutim ne obeshrabruje njegove pristalice. „Industrija gnojiva ima više od sto godina iskustva rada s amonijakom, a da se nije dogodila veća nesreća“, lakonski primjećuje John Kokarakis sa Sveučilišta u Michigenu. Ne bih se s njime složio. Jedno je držati tekući amonijak u velikom spremniku u krugu tvornice, a drugo na nemirnom moru. Brod može potonuti, a plin oslobođen iz napuklih spremnika izazvati ekološku katastrofu. Amonijak bi mogao onečistiti zrak, a još više morsku vodu, u kojoj se tako lako otapa. Naročito bi teške posljedice bile ako bi se nesreća dogodila blizu obale: tona amonijaka može onečistiti 30 milijuna kubičnih metara zraka. Ako pak dospije u vodu, može je toliko zalužiti da život u njoj postane nemoguć. (Razmjere moguće ekološke katastrofe tek treba procijeniti. I, dakako, pronaći mjere za njeno sprječavanje.)

Dobra je pak vijest glede amonijaka da ga se proizvede, izravnim spajanjem dušika i vodika (Haber-Boschov postupkom), 150 milijuna tona godišnje. Još je bolja vijest da se razvijaju postupci kojima bi se amonijak mogao dobivati, zahvaljujući boljim katalizatorima, i pri blažim uvjetima od onih koje zahtijeva Haber-Boschov postupak (150 – 200 bar,  400 – 500  oC). Stoga nam planovi više norveških tvrtki da zajedno sagrade brod na pogon amonijakom ne bi trebali izgledati besperspektivni – no kakav će se pokazati u plovidbi to tek treba vidjeti.

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor više od stotinu znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda,  a danas je urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.



Multiroom Hi-Res WiFI zvučnik

DENON Home 250

Internet radio, Heos, Alexa, Airplay 2, Bluetooth

3379 Kupi

Gramofon sa predpojačalom

DENON DP-300F black

Masivna baza za smanjenje vibracije, aluminijska izrada, MM zvučnica

2199 2990 Kupi