إنتاج الأمونيا من الليثيوم قد يزيح الهيدروجين الأخضر من المشهد.. أقل تكلفة

لم يكن يتبادر للأذهان من قبل إمكان إنتاج الأمونيا من الليثيوم بميزات فائقة، إذ حتى وقت قريب كانت تُنتَج عبر دمج الهيدروجين مع النيتروجين بصورة عادية، بعملية معروفة في الأوساط العلمية باسم هابر-بوش (Haber-Bosch)، نسبة إلى مخترعها.

وتطور الأمر لاحقًا إلى استعمال الهيدروجين الأخضر، بدلًا من الرمادي (المنتج من الوقود الأحفوري) والأزرق (المنتج من الغاز الطبيعي بعد احتجاز الكربون منه)، لضمان إنتاج أمونيا خضراء نظيفة.

وبحسب متابعة منصة الطاقة المتخصصة لجهود باحثين أميركيين، شكّل طرح إمكان إنتاج الأمونيا من الليثيوم مفاجأة، خاصة أن المعدن طالما اشتهر بوصفه مكونًا رئيسًا في إنتاج بطاريات التخزين وبطاريات السيارات الكهربائية.

كيفية الإنتاج

يمكن إنتاج الأمونيا من الليثيوم عن طريق دمج غاز النيتروجين والإيثانول المنتج للهيدروجين، مع قطب مشحون من معدن الليثيوم، في درجة حرارة منخفضة.

يأتي ذلك وفق نتائج توصَّل إليها باحثون في جامعة إلينوي بولاية شيكاغو الأميركية، إذ برهنت تجربتهم على قدرة ذرات النيتروجين والليثيوم على الالتصاق قبيل اندماجها مع الهيدروجين، وتنتج عن عملية الاندماج هذه جزيئات الأمونيا المعروفة كيميائيًا برمز (NH3).

ويتطلب إنتاج الأمونيا بهذه الطريقة تغيير العامل الوسيط "المُحفز" لكل من الليثيوم وأيونات الهيدروجين في كل دورة إنتاج، وفق ما أورده موقع هيدروجين إنسايتس (Hydrogen Insights).

وبدوره، أكد مسؤول فريق البحث "مينيش سينغ" أن ضبط دورة إنتاج الأمونيا من الليثيوم بكفاءة، بما يجعلها ملائمة ومُجدية اقتصاديًا كان مهمة فريقه.

وفي ظل توافر معدن الليثيوم، وكذلك الإيثانول المنتج بوفرة وبتكلفة زهيدة من مصادر الكتلة الحيوية، فإن إنتاج الأمونيا بهذه الطريقة يعدّ أكثر أمانًا وأقل تكلفة من طرق الإنتاج الأخرى.

تكلفة أقل

يعدّ إنتاج الأمونيا من الليثيوم أقل تكلفة، مقارنة بإنتاجها من الهيدروجين الأخضر، ما قد يزيح الأخير من المشهد بعد سنوات انصبّ خلالها الاهتمام بإنتاج الأمونيا منه، لتكون مُخفضة للانبعاثات ونظيفة.

وتُقدَّر تكلفة إنتاج الأمونيا من الليثيوم بنحو 450 دولارًا/طن، وهي تكلفة تنخفض عن إنتاجها من الهيدروجين الأخضر بنحو 60% التي تتراوح بين 750 و888 دولارًا/طن.

ومما يزيد فرص عَدّ أمونيا الليثيوم حلًا أمثل من حيث التكلفة والانبعاثات، كون سعرها ينخفض كثيرًا عن مستويات إنتاجها من الهيدروجين الأخضر، ومقاربًا لنطاق إنتاج الأمونيا الرمادية (المشتقة من الهيدروجين الرمادي والوقود الأحفوري) الذي يدور بين 299 و475 دولارًا/طن.

وتعدّ طريقة "هابر- بوش" المعتادة في إنتاج الأمونيا كثيفة استهلاك الطاقة، وتتطلب رفع درجات الحرارة لزيادة الضغط على جزيئات النيتروجين وتعرّضها للتكسر إلى أيونات أصغر حجمًا.

ولسنوات ظلت هذه الطريقة متّبعة في عملية الإنتاج، في إطار الاتجاه لخفض انبعاثات الهيدروجين وإزالة الكربون منه عبر إنتاجه بوساطة التحليل الكهربائي والكهرباء المتجددة بدلًا من مصادر الوقود الأحفوري.

ويوضح الرسم أدناه -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- كيفية إنتاج الأمونيا الخضراء، ودورها في خفض الانبعاثات:

استعمالات الأمونيا

قد يعزز إنتاج الأمونيا من الليثيوم عبر استعمال الإيثانول -محفزًا وسيطًا- استعمالها في إنتاج الأسمدة والكيماويات، مع مراعاة خفض الانبعاثات.

وتُخطط حكومات وشركات لاستعمال الأمونيا في عمليات الشحن البحري مستقبلًا، بتوظيفها وقودًا رئيسًا نظيفًا للسفن.

وتكتسب طريقة إنتاج الأمونيا من الليثيوم بُعدًا آخر، إذ قد توفر حلًا أقل تكلفة من الاعتماد على الهيدروجين الأخضر، في التخلص من انبعاثات إنتاج الأمونيا.

ويعمل الليثيوم محفزًا وسيطًا، ولا يتطلب العمل في درجة حرارة مرتفعة، مثل طريقة إنتاج الأمونيا بالهيدروجين الأخضر.

ولا يكلّف إنتاج الأمونيا من الليثيوم -حال توافر المعدن بأسعار زهيدة- سوى احتساب تكلفة الإيثانول، وهي تكلفة بسيطة نظرًا لإنتاجه بكميات وفيرة على المستوى العالمي، سواء من الكتلة الحيوية أو المواد غير الغذائية.

ورغم عدم إشارة باحثي جامعة إينوي شيكاغو إلى حجم الانبعاثات المتوقع لإنتاج الأمونيا من معدن الليثيوم، ومقارنته بالطرق الأخرى، فإن استعمال معدن الليثيوم في تصنيع بطاريات السيارات الكهربائية عزّز من حالة اليقين في خفضه للانبعاثات.

موضوعات متعلقة..

• استعمال الأمونيا في الشحن البحري أكثر خطرًا على البيئة (دراسة)
• بطاريات الليثيوم المعدنية.. طفرة جديدة قد تقلب الموازين في التطبيقات الإلكترونية
• صادرات الأمونيا الخضراء تترقب 8 مشروعات عالمية بقيادة السعودية

اقرأ أيضًا..

• أوبك+ يدعو إلى الالتزام بتخفيضات إنتاج النفط.. ويشيد بتحركات 3 دول
• أين يقع أكبر حقل نفط في العالم؟
• استثمارات التعدين في الخليج.. رحلة بحث عن كنوز الأرض رغم التحديات