作为几个家伙(Eikeng and Rogneby,2021),他曾经引用过另一个人(Bob Dylan,1963年),他们写道,他们是A-changin'。确实是。世界目前正在进行重大清理,脱碳在议程之上。在这方面,绿色氨的大规模生产用于替代常规化石氨的氨近期引起了人们的兴趣。今天的氨目前负责全球CO 2排放量的1%,几乎所有氨用于肥料的产生。用绿色氨取代基于化石燃料的氨,从空气,水和可再生能源中合成,可能会大大减少发射。除了清理肥料工业外,绿色氨还具有随着时间的推移(能量存储)和空间(能量传递)(能量转移)的系统能量平衡的潜力,因此有可能成为从化石燃料到可再生能源的全球能源过渡的重要组成部分。
简而言之,绿氢是利用可再生能源将水分解成氢和氧而产生的。燃烧时只会排放水,但生产氢气的成本可能很高。绿氨由绿氢制成,该过程也由可再生能源提供动力。生产绿氢和绿氨对环境和社会有积极和消极的影响。绿氢(见表 14.1)被视为全球向可持续能源和净零排放经济转型的关键推动因素。开发绿氢作为清洁能源解决方案的势头日益增强。它正在成为一种储存可再生能源的主要选择(其他能源储存选择另见第 13 章),氢基燃料可以长距离运输——从能源资源丰富的地区运输到数千公里外的能源匮乏地区。作为一种液体燃料,以绿色氢为原料的绿氨作为运输媒介具有许多优势。在联合国气候大会 COP26 上,绿色氢能被列为多项减排承诺的一部分,作为重工业脱碳的手段,并可作为长途货运、船运和航空燃料。各国政府和工业界都承认氢能是净零经济的重要支柱 1。联合国旨在降低绿色氢能成本的倡议“绿色氢能弹射器”宣布,其绿色电解槽目标将从 2020 年设定的 25 吉瓦增加近一倍,达到 2027 年的 45 吉瓦。欧盟委员会通过了一系列立法提案,旨在通过促进氢气等可再生和低碳气体的使用来实现欧盟天然气市场的脱碳,并确保所有欧洲公民的能源安全。阿拉伯联合酋长国的新氢能战略旨在到 2030 年占据全球低碳氢能市场的四分之一。最近,日本宣布将从其绿色创新基金中投资 34 亿美元,用于加速绿色氢能的研发和推广。未来 10 年氢气的使用情况 2 。预计到 2040 年,鉴于可再生能源规模扩大、成本降低,以及生产棕色、灰色和蓝色氢气的成本增加,绿色或低碳氢气将具有成本竞争力 3 。来自核能的粉红氢气是未来氢气生产的另一种选择 4 。绿色氨的生产被推广为向净零二氧化碳排放过渡的另一种选择。它在这方面的用途包括:
氨氧化古细菌(AOA)是微生物群落的无处不在成分,并在某些土壤中占据了硝化的第一阶段。当我们开始了解土壤病毒动力学时,我们对那些感染硝基菌的人的组成或活性或其影响过程的潜力不了解。这项研究旨在表征在两种硝化pH的硝化土壤中感染自身噬菌AOA的病毒,这是通过通过DNA稳定的异位素探测和化合物分析转移了同化的CO 2衍生的13 C从宿主到病毒的13 C。将13 C掺入低GC MOL%AOA中,病毒基因组增加了CSCL梯度中的DNA浮力密度,但导致与富含非增强的高GC MOL%基因组共同移民,减少了测序depth和Contig组装。因此,我们开发了一种杂种方法,其中AOA和病毒基因组是从低浮力DNA组装而成的,随后映射13 C同位素富集的高浮力密度DNA读取以识别AOA的活性。元基因组组装的基因组在两种土壤之间是不同的,并且代表了广泛的活性种群。识别64个AOA感染病毒运营分类单元(投票),与先前特征的原核生物病毒没有明确的相关性。这些投票在土壤之间也有所不同,其中42%的富含宿主的13 C富集。大多数人被预测为能够溶裂性,辅助代谢基因包括一种AOA特异性多孔氧化酶,表明感染可能会增强对中央代谢功能所必需的铜摄取。这些发现表明AOA的病毒感染可能是硝化过程中经常发生的过程,可能会影响宿主生理和活性。
氨扩建项目是一项在 CSBP 有限公司的奎那那工业园区 (CSBP Kwinana) 内建造和运营新氨厂 (氨厂 3 或 AP3) 的提案。CSBP Kwinana 位于奎那那工业区 (KIA),距离西澳大利亚 (WA) 珀斯以南约 40 公里 (km)。该提案的提议者是 CSBP 有限公司。该提案将使用来自丹皮尔至班伯里天然气管道 (DBNGP) 的天然气,结合 10 兆瓦 (MW) 电解器的氢气生产来制造氨,供 CSBP 用于制造其他化学产品或对外出售给客户。该提案包括一个自给自足的设施,生产能力约为每年 300,000 吨 (tpa)。该提案涉及清除 27.52 公顷 (ha) 开发范围内不到一公顷的再生原生植被。
过去五年中出版物数量增长了 3 到 5 倍 行业、专业协会和政府进行的多项可行性研究 • 荷兰、英国、美国、澳大利亚、德国 正在进行试点示范 • 日本、荷兰、英国、美国 宣布建设几家大型绿色和蓝色氨工厂 • 澳大利亚、智利、丹麦、哈萨克斯坦、肯尼亚、新西兰、挪威、阿曼、俄罗斯、沙特阿拉伯、阿联酋、美国 主要氨企业的发展路线图上的绿色/蓝色氨 • Casale* • CF Industries • Haldor Topsoe • KBR • Nutrien* • thyssenkrupp Industrial Solutions • Yara 快速发展中的氨利用 • 发电和储能(涡轮机、内燃机、燃料电池) • 低碳燃料(海运、铁路、越野车)
氨越来越被公认为未来全球使用的重要可持续燃料。氨在重型运输、发电和分布式能源存储中的应用正在积极开发中。大规模生产后,氨可以取代目前相当一部分液体燃料的消耗。这种以氨为基础的经济将通过多代技术开发和扩大规模而出现。本文讨论了依赖哈伯-博施工艺的当前技术(第一代)和未来方法(第二代)的发展路径。第三代技术打破了与哈伯-博施工艺的这种联系,能够通过电化学方法将氮气直接还原为氨。然而,由于最近的研究失误,这项技术走向规模化的路线图变得模糊不清。尽管如此,第三代替代方法正在变得可行。最后,我们提出了关于氨经济更广泛可持续性的观点,以及进一步了解氨是其中重要组成部分的行星氮循环的必要性。