Pagbabawas ng Carbon sa mga Pandaigdigang Daan ng Pagbibiyahe sa Pamamagitan ng Luntiang Ammonia

Green Ammonia To Solve Shipping Emissions

When we talk about carbon emissions, the first things that come to mind are cars & trucks, as well as coal and gas power plants. A lesser thought about major energy consumer and carbon emitter is the shipping industry.

90% ng kalakalan ng mundo ay isinasagawa sa mga barko, madalas tumatawid ng buong karagatan. Ito ay nag-aambag ng hindi bababa sa 36% ng pandaigdigang greenhouse gas emissions. Ito rin ay isang sektor na sa ngayon halos imposibleng i-elektripika, dahil ang mga baterya ay hindi sapat ang energy density upang itulak ang isang barko sa libu-libong milya sa dagat.

Ang carbon pollution ay hindi lamang isyu dito, dahil ang industriya ng pagpapadala ay tradisyonal na umaasa sa pinakamababang uri ng langis, isang makapal na likidong parang tanso na tinatawag na “bunker fuel”, or heavy fuel oil/residual fuel oil.

Pinagmulan: Wikipedia

At ang industriya ng pagpapadala ay maaaring, pansamantala, magdulot ng mas maraming polusyon, dahil ngayon ay kailangang iwasan nito ang mga rutang dagat ng Red Sea/Suez Canal dahil sa tumitinding labanan sa Gaza at Yemen. Magdadagdag ito ng libu-libong karagdagang milya sa paglalakbay para sa lahat ng kalakalan sa pagitan ng Europa at Asya.

Samantala, ang tagtuyot na dulot ng El Niño sa Panama Canal ay nag-uudyok din na ang kalakalan ng Asya at Hilagang Amerika ay mag-ikot sa mas mahabang ruta.

Isang babala na ibinigay namin sa aming mga mambabasa noong Disyembre 21, 2023, sa aming artikulo “Fossil Fuel Supplies Troubles – Looming Shipping And Energy Crisis”.

Pinagmulan: BBC

Slowly Improving Shipping Pollution

Reducing Sulphur Emissions

Ang paggamit ng bunker oil, ang pinaka-polluting na anyo ng langis, ay nagdulot na ang industriya ng pagpapadala ay responsable sa produksyon ng 18-30% ng global nitrogen oxide at 9% ng sulfur oxide. Ang problemang ito ay maaaring mas malala pa sa mga lokal na lugar, halimbawa, ang mga cruise ship lamang ay naglalabas ng 3 beses na mas maraming sulfur pollution sa Barcelona kaysa sa lahat ng sasakyan sa lungsod na pinagsama.

Ang mga bagong regulasyon ay naglalayong lutasin ang isyung ito. Mula Enero 2020, ang mga bagong regulasyon ng International Maritime Organization (IMO) ay lubos na nagbawas ng pinahihintulutang emisyon ng sulfur sa atmospera.

Bilang tugon, kinailangan ng industriya ng pagpapadala na gumamit ng low-sulfur fuels o magpatuloy sa paggamit ng heavy fuel oil na may scrubbers. Gayunpaman, kadalasan ay inaalis lamang ng mga scrubbers ang sulfur mula sa hangin, ngunit inilalagay ito sa tubig at itinatapon sa karagatan.

Alternative fuels

Isa pang opsyon ay ang paglipat sa LNG (Liquid Natural Gas), dahil ang natural gas ay nasusunog na may mas mababang sulfur emissions at bahagyang mas mababang carbon emissions kumpara sa langis. Ang problema ay nasa imprastruktura, dahil karamihan ng mga barko ay hindi nakapaghanda ng mga makina na kayang magsunog ng LNG sa halip na low-sulfur oil o bunker oil.

Sa anumang kaso, ang low sulfur oil at scrubber ng LNG ay hindi gaanong nakababawas ng carbon emissions.

Kaya’t ngayon ay tumitingin ang mga eksperto sa mga alternatibong fuel bilang posibleng solusyon. Ang pangunahing kandidato para sa ganitong green fuel ay ang green ammonia.

A Primer On Green Ammonia

Ang ammonia, o NH3, ay ang ikalawang pinaka-maraming nalilikhang kemikal sa mundo. Ito ay isang pataba at maaaring sunugin o i-oxidize upang makabuo ng nitrogen at tubig.

NH3 +O2 → N2 + H2O

Kaya, ito ay medyo kahalintulad ng pagsunog ng hydrogen dahil ito ay nagbubuo lamang ng hindi nakakapinsalang byproducts, kahit sa ideal na kondisyon.

Ang pagkakaiba sa hydrogen ay ang ammonia ay mas malaking molekula kaysa H₂ at mas matatag. Ginagawa nitong mas madali ang transportasyon at imbakan nito. Ang ammonia ay halos 50% mas energy-dense kaysa liquid hydrogen.

Pinagmulan: Kleinman Center For Energy Policy

Sa ideal, ang ekonomiyang ammonia ay magdedepende sa tinatawag na green ammonia na nilikha mula sa renewable energy. Ito ay nagkakahiwalay ito mula sa iba pang uri ng ammonia:

• Grey/brown ammonia: ginawa mula sa fossil fuels.
• Blue ammonia: ginawa mula sa fossil fuels ngunit may carbon capture.
• Pink ammonia (sometimes also called yellow ammonia): ginawa mula sa nuclear energy.
• Turquoise ammonia: ginawa mula sa pyrolysis ng methane. Hinahati nito ang methane sa hydrogen at solid carbon, na ang hydrogen ay kalaunan ay kinokonvert sa ammonia. Ang solid carbon ay maaaring iimbak o gamitin para sa mga aplikasyon tulad ng carbon fibers.

A Shipping Friendly Green Fuel

Ang nagiging dahilan kung bakit ang ammonia ay magandang kandidato upang palitan ang bunker oil at iba pang fossil fuels sa shipping ay ang mga katangian nito sa logistika.

Ang hydrogen ay masyadong volatile at hindi sapat ang density upang magamit sa mga trans-oceanic na paglalakbay. Ang mga biofuel ay alinman ay hindi sapat ang carbon-neutrality o napakaliit ang produksyon upang matugunan ang napakalaking pangangailangan ng enerhiya ng industriya ng pagpapadala.

Sa kabaligtaran, ang ammonia ay maaaring iimbak sa likidong anyo sa -33°C (sa atmospheric pressure) o pinipiga sa higit sa 7.5 bar (sa 20°C). Ito ay lubos na naglilimita sa pagkawala ng enerhiya at ginagawang posible ang kapital na gastusin para sa pag-imbak at pag-transport ng ammonia.

Gayundin, dahil sa kadalian ng pag-imbak, kabilang ang pangmatagalang imbakan, maaari itong gawin gamit ang intermittent na renewable energy tulad ng solar o hangin at magamit sa ibang pagkakataon.

Sa huli, ang paggamit ng liquid ammonia ay nagbibigay-daan sa mga daungan na muling gamitin ang kasalukuyang imprastruktura, tulad ng mga storage tank at tubo, na kasalukuyang ginagamit para sa langis.

Leveraging Shipping Centralized Structure

A new study has brought to light another fact that might help speed up the adoption of ammonia as a green shipping fuel. Researchers at Oxford, working at the Oxford Programme for Sustainable Infrastructure Systems (OPSIS) and the Oxford Green Ammonia Technology (OXGATE), have examined the infrastructure requirement for decarbonizing the shipping industry.

Natagpuan nila na ang pagtutok sa top 10, 50, at 100 na pantalan sa buong mundo batay sa demand ng fuel ay makakamit ang 21.3% (21.8%), 45.7% (46.7%), at 62.0% (62.6%) ng kabuuang demand para sa green ammonia fuel.

Maaari itong maging mas totoo sa ilang rehiyon, halimbawa:

“sa Oceania, North Africa, South Asia, at Southeast Asia, higit sa 60% ng demand ng fuel ay maaaring matugunan sa pamamagitan ng pagtutok sa top 10 regional ports batay sa demand ng fuel”

“Optimal na suplay ng fuel ng green ammonia upang i-decarbonize ang global shipping”

Jasper Verschuur et al 2024 Environ. Res.: Infrastruct. Sustain. 4 015001

Ito ay dahil bagaman may libu-libong pantalan sa mundo, ang pinakamalalaki ay nagdadala ng karamihan ng trapiko at nagseserbisyo sa pinakamalalaki (at pinakamalaking kumokonsumo ng fuel) na mga barko.

katamtamang ambisyosong (MOD-AMB) na scenario ng hinaharap & lubos na ambisyosong (HIGH-AMB) – Pinagmulan: ERIS

Nakita rin ng mga mananaliksik na sa kanilang scenario, ang karamihan ng produksyon ay maaaring i-cluster sa paligid ng Equator at mga tropikal na latitud, kung saan ang produksyon ng solar energy ay pinakamabisa, na may “mas mababa sa 10% ng ammonia na ginawa sa isang absolutong latitud na higit sa 30 (40) degrees”.

Pinagmulan: IOP Science

Investments Needed

Sinubukan din ng mga mananaliksik ng Oxford na sukatin ang kinakailangang pamumuhunan upang i-decarbonize ang mga daan ng pagpapadala gamit ang green ammonia. Natuklasan nila na ang karamihan ng gastos ay magmumula sa imprastruktura para gumawa ng ammonia, karamihan ay mga solar farm sa mga tropiko at disyerto ng Australia at Gitnang Silangan, na papalitan ang mga fossil fuel source. Ang kabuuang tinatayang gastos? ~ $2 trilyon.

Bagaman ito ay maaaring mukhang malaki, isang hindi gaanong magkaibang capex ang kakailanganin upang hanapin at i-refine ang langis na kinukunsumo ng industriya sa isang business-as-usual na senaryo. Kaya, ito ay higit na tungkol sa pagbabago ng pinagmumulan ng enerhiya kaysa sa pagtaas ng gastos ng pagpapadala.

A Revolution In Shipping

Ang shipping ay matagal nang isang industriya na pangunahing umaasa sa manual na paggawa at luma nang teknolohiya tulad ng mga makina na pinapagana ng bunker fuel.

Ang sitwasyong ito ay mabilis na nagbabago, lalo na sa pagdating ng AI sa industriya (isang paksa na aming tinalakay nang malalim sa aming artikulo “Securing Shipping Lanes Through the Use of Artificial Intelligence”), na mag-:

• Gawing mas ligtas ang paglalakbay sa dagat.
• Payagan ang walang-piloto na nabigasyon.
• I-optimize ang mga ruta at konsumo ng fuel.

Ang isa pang rebolusyon na dumarating para sa industriya ng shipping ay ang paglipat sa renewable at hindi nakakapinsalang mga fuel. Sa ngayon, ang pinaka-malamang na kandidato ay ang green ammonia, dahil ito ay karamihan ay tanong ng patakaran at pamumuhunan, kung saan ang lahat ng pangunahing teknolohiya (large-scale solar + ammonia production & storage) ay napag-aralan na.

Tunay, ang tanging posibleng alternatibo ay isang rebolusyon sa produksyon ng biofuel, posibleng gamit ang algal biofuels, isang bagay na aming sinuri sa aming artikulo “Algal Biofuel: The Next Energy Revolution?”.

Ngunit dahil inaasahan na ang 3^rd generation biofuels (madalas na kemikal na katulad ng oil-based fuels) ay kakailanganin ng malalaking dami ng industriya ng paglipad upang mag-decarbonize, malamang na mananatili ang ammonia sa sentro ng shipping at marahil pati na rin sa mga pagsisikap sa pag-decarbonize ng trucking.

Ammonia For Fuel Stocks

Ang listahang ito ay nakatuon sa mga kumpanyang green ammonia na kasangkot sa pag-deploy nito sa industriya ng pagpapadala. Ang mga nangunguna sa pagbuo ng ammonia, tulad ng CF Industries Holdings, Inc. (CF) o Yara International ASA (YAR.OL) ay kasalukuyang karamihan ay gumagawa ng ammonia mula sa natural gas. Ngunit malamang na lilipat sila sa green ammonia sa tamang panahon at maaaring maging isang opsyon para sa mga mamumuhunan din.

1. Aker Horizons ASA

Ang Aker Horizons ay isang subsidiary ng Aker group, na nakasentro sa green energy. Ang Aker group ay isang mahalagang Norwegian conglomerate na nakatuon sa renewables at marine/offshore na negosyo. Ang Aker Horizon ay ang holding company para sa ilang subsidiaries, kabilang ang carbon capture, green hydrogen, at renewable energies.

Pinagmulan: Aker

Ang kumpanya ay kapansin-pansing napaka-aktibo sa pagbuo ng hydrogen at green ammonia, na may layuning i-decarbonize ang Arctic shipping.

Kaya, ang Aker ay hindi isang purong green ammonia company ngunit kayang pangasiwaan ang buong vertical integration ng green ammonia, mula sa offshore windmills hanggang sa pagbuo ng hydrogen hanggang sa produksyon ng green ammonia. Nagtatrabaho rin ito sa mga proyekto tulad ng waste-to-energy sa France, isang biomass plant sa Germany, at carbon capture sa Gitnang Silangan (Saudi Arabia at UAE).

Ginagawang ito ay isang magandang stock para sa mga mamumuhunan na naghahanap ng exposure sa malawak na green energy sector, na may matibay na posisyon sa green ammonia & shipping, pati na rin sa iba pang green energies, at ilang heograpikal na diversipikasyon.

2. AmmPower Corp.

Ang AmmPower ay katulad ng FuelPositive sa pagbibigay ng modular ammonia generation systems, ngunit sa mas malaking sukat, kung saan ang base module nito ay kayang gumawa ng 4 tonelada/araw. Ito ay naglalagay ng mga kliyente ng kumpanya sa saklaw ng napakalaking mga sakahan (10,000+ acres) o mga industriyal na operasyon tulad ng textiles, refrigeration, pagmimina, pharmaceuticals, o semiconductors.

Ang modular system na ito na batay sa standard containers ay maaari ring maging angkop sa mga daungan na naghahangad na unti-unting palakihin ang kanilang on-site ammonia production capacities.

Pinagmulan: AmmPower

Ang kumpanya ay nasa proseso ng pagbuo ng order book, na may tinatayang near-term booking potential na $30M, at mga prospect ng benta para sa 690 units mula sa 52 bansa. Tinatantiya ng kumpanya na ang gastos sa kuryente ay nasa $360/ton ng ammonia.

Ang modularity ng system ay nagbibigay-daan sa mabilis na turnaround at paghahatid, na mas mababa sa isang taon kumpara sa 3-4 taon ng katulad na mga proyekto na walang modular na lapit.

Nagtatrabaho rin ito sa teknolohiya upang i-transform ang waste sa ammonia, sa isang joint venture kasama ang CTEC Energy Sales USA.

Upang higit pang itaguyod ang pag-unlad ng ammonia patungo sa isang hydrogen-ammonia economy, ito ay lumilikha ng isang dedikadong subsidiary na nakatuon sa pag-crack ng ammonia tungo sa hydrogen, na hihingi ng karagdagang pondo nang hiwalay.

Sa pamamagitan ng pag-abot ng sukat na maaaring magkasya sa karamihan ng industriyal na paggamit, pati na rin sa shipping, ang AmmPower ay naglalayon sa mga kliyente at kumpanya na may mas malalim na access sa kapital kaysa sa karamihan. Pinagsama sa teknolohiya ng ammonia cracking, maaaring payagan nito na mabilis na mag-scale up kasunod ng mga patakaran na nagtutulak sa pag-develop ng hydrogen & ammonia bilang energy carrier.

Private Companies

First Ammonia ay isang developer ng produksyon ng ammonia para sa shipping, kuryente, at iba pang transportasyon.

Solydera ay isa pang fuel cell company na may aktibidad sa green ammonia. Kapansin-pansin, ito ay pumirma ng Memorandum of Understanding (MoU) kasama ang KBR noong Oktubre 2023.

Maaari mo ring makita ang iba pang mga stock na may kaugnayan sa green hydrogen at green ammonia, pati na rin ang isang malalim na talakayan tungkol sa mga teknikal na benepisyo at limitasyon ng ammonia, sa aming artikulo “The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks”.