ammoniak Archieven - Utilities

Een joint-venture tussen Air Products, ACWA Power en Neom moet in 2025 leiden tot een grootschalige ammoniakfabriek in het noordwestelijke deel van Saoedi-Arabië. Het grootste project voor groene waterstof ter wereld levert 650 ton waterstof per dag en vermindert de CO2-uitstoot jaarlijks met drie miljoen ton.

Air Products ondertekent samen met ACWA Power en NEOM een overeenkomst voor de bouw van een grootschalige faciliteit voor de productie van ammoniak met behulp van groene waterstof. De installatie zal groene ammoniak voor exportdoeleinden produceren. De productie-installatie, die een investering van vijf miljard dollar vergt, wordt in gelijke aandelen eigendom van de drie partners. Het project wordt gebouwd in Neom, een nieuw model voor een duurzame maatschappij in het noordwestelijke deel van Saoedi-Arabië.

Beproefde technologie

Het joint venture project voor de bouw van de nieuwe ammoniakfabriek is het eerste partnership van Neom met  internationale en nationale partners. Het project is een belangrijke pijler van de strategie, die van Neom een grote speler in de wereldwijde waterstofmarkt moeten maken. De installatie is gebaseerd op bewezen technologie. Het integreert onder meer de opwekking van meer dan vier gigawatt hernieuwbare energie afkomstig van zonne- en windenergie. De productie van 650 ton waterstof per dag afkomstig uit elektrolyse geschiedt met behulp van technologie van Thyssenkrupp. De voor de ammoniakproductie benodigde stikstof komt van een air separation unit met Air Products-technologie. En de productie van 1,2 miljoen ton groene ammoniak per jaar komt tot stand met behulp van technologie van Haldor Topsoe. Het project moet in 2025 in gebruik worden genomen.

Air Products wordt de exclusieve afnemer van de groene ammoniak. Het bedrijf is van plan die over de hele wereldwijd aan te bieden. Bijvoorbeeld voor de productie van groene waterstof voor de transportsector.

Pionier

Mohammad A. Abunayyan, CEO van ACWA Power: ‘Dit project is in overeenstemming met onze visie voor 2030 en de ambitie van onze kroonprins Mohammed bin Salman om van Neom de wereldwijde pionier op het gebied van duurzaam leven te maken. ACWA Power heeft een track record in de ontwikkeling van hernieuwbare technologie om koolstofvrije energie te leveren tegen de laagst mogelijke kosten.’

Een Europees consortium onder leiding van Wetsus bouwde een proefinstallatie om stikstof uit reststromen op te werken naar hoogwaardige kunstmest. Kennisconsortium Newbies gebruikt een elektrochemisch proces om ammoniak af te scheiden van percolaat, digestaat, urine of mest. Vervolgens slaat men het stikstof op als ammoniak, dat als basis voor kunstmest kan dienen.

Binnen het Europese kennisconsortium Newbies, wat staat voor Nitrogen Extraction from Water By an Innovative Electrochemical System, werken W&F Technologies, Wetsus, Evides Industriewater en het Catalaanse waterinstituut ICRA samen. De projectpartners bouwden een mobiele kunstmestfabriek in een zeecontainer. Deze fabriek wint vanuit verschillende afvalstromen verschillende voedingstoffen terug. De afvalstromen kunnen digestaat, menselijke urine, maar ook percolaatwater zijn. Voorbeelden van voedingsstoffen zijn ammoniak, nitraat en fosfaat.

Elektrolyse

Via een elektrolyseproces in combinatie met een membraan kan de kunstmestfabriek ammoniak strippen uit afvalwaterstromen. De positieve ammoniakionen worden naar een negatieve pool getrokken, het membraan laat selectief alleen de positieve ionen door. Het ammoniak is nog wel zeer vluchtig. De onderzoekers stabiliseren het door de ph te neutraliseren met behulp van zwavelzuur.

Kunstmest

Het consortium wil van dierlijke mest kunstmest maken. Dat vermindert het mestoverschot en vermindert de behoefte aan kunstmest geproduceerd met gebruik van fossiele energiebronnen. Het afgelopen jaar ontwikkelde en bouwde het consortium de mobiele fabriek in Nederland. De eerste testrondes op echt afvalwater zullen binnen enkele weken plaats vinden in Spanje. Daarna zal de installatie terug naar Nederland verhuizen om zijn werking bij verwerking van urine en percolaatwater te bewijzen.

Ingenieurs van het Duitse technologiebedrijf Thyssenkrupp hebben een fabrieksconcept ontwikkeld voor de productie van groen ammoniak. Voorlopig zijn de installaties vooral geschikt voor kleinschalige productie van ammoniak en decentrale opslag van duurzaam opgewekte stroom. Maar ook de grootschalige productie lonkt.

Traditioneel wordt ammoniak geproduceerd uit aardgas of steenkool. In Nederland nemen kunstmestfabrikanten OCI Nitrogen en Yara samen negen procent van het aardgas voor hun rekening. Als grondstof en brandstof voor hun processen. Schaalvoordelen voor fabrieken die meer dan 3.000 ton per dag produceren maken de bestaande processen zeer kostenconcurrerend. Voor het klimaat zijn er echter vriendelijkere concepten, stelt Thyssenkrupp.

Overschotten

Het technologiebedrijf besloot haar expertise in ammoniakprocestechnologie en alkalische waterelektrolyse (AWE) te investeren in de ontwikkeling van economisch haalbaar concept voor kleinschalige productie van groen ammoniak. Terwijl in conventionele ammoniakinstallaties waterstof wordt geproduceerd door stoom-reforming van aardgas, gebruikt het innivatieve concept van thyssenkrupp alkalische elektrolyse van water. Daarbij gaat het concern uit van beproefde technologie. AWE wordt wereldwijd al in meer dan 600 fabrieken toegepast voor de productie van chloor uit zout. Bovendien is AWE volgens Thyssenkrupp bij uitstek geschikt voor gebruik in groene ammoniakinstallaties, omdat het binnen enkele minuten kan worden opgestart. Het kan dus reageren op fluctuaties in stroomaanbod. Op een zonnige en of winderige dag kunnen zodoende effectief overschotten worden opgeslagen.

Bestaande installaties

Het technologieconcern heeft twee fabrieken ontwikkeld: een installatie met de capaciteit van 50 ton per dag op basis van 20 megawatt vermogen en een van 300 ton per dag op basis van 120 megawatt vermogen. Aangezien de laatste de industriële schaal nadert, kan het een interessante optie zijn voor het vergroenen van bestaande installaties. De installaties kunnen volledig offside worden gebouwd, wat in kosten een doorlooptijd kan schelen.

Energie-opslag

Om de marktpotentie in te schatten evalueerde het bedrijf de vijf belangrijkste drijfveren voor levensvatbaarheid. Dat zijn kapitaalsinvesteringen, beschikbaarheid en kosten van hernieuwbare energie, mogelijke beperkingen en kosten van ammoniaktransport, CO2-emissiebeperkingen en CO2-belastingen. Het concern kwam tot de conclusie dat op kleinere locaties met lage energiekosten de bouw van een groene ammoniakfabriek een interessante optie kan zijn. Misschien dat schaalvoordelen grote producenten van ammoniak nog niet in beweging brengen om hun grote fabrieken te vervangen. Naast de economische haalbaarheid als een nicheproduct, wordt groene ammoniak volgens de analyse steeds interessanter voor energieproducenten voor energieopslag.