Amonia Hijau – Kunci Dekarbonisasi Pengiriman?

Tidak diragukan lagi besarnya masalah. Dan kebutuhan mendesak untuk mengatasinya. Pengiriman maritim menyumbang hampir 3% dari emisi CO₂ tahunan dunia, kata IMO. Pada tahun 2018, delegasi IMO setuju untuk mengurangi emisi sebesar 50% dari tingkat tahun 2008 pada tahun 2050. Tetapi dengan kurang dari tiga dekade lagi, target tersebut tampaknya lebih tidak dapat dicapai dari sebelumnya. Mengembangkan alternatif yang layak untuk bahan bakar diesel adalah tantangan yang lebih kritis terhadap waktu daripada sebelumnya. Bisakah amonia hijau mengatasi krisis karbon pelayaran?

Apa itu Amonia Hijau?

Dalam konteks penghijauan amonia, penting untuk diingat betapa bergantungnya dunia pada produk konvensional. Setengah dari produksi pangan global kita bergantung pada amonia sebagai komponen kunci pupuk mineral. Produksi gas yang menyengat dan tidak berwarna ini – molekul sederhana yang terdiri dari tiga atom hidrogen yang terikat pada satu atom nitrogen – menyumbang sekitar 5% dari konsumsi gas dunia. Itu karena amonia (NH₃) secara konvensional dibuat melalui proses reformasi metana uap Haber-Bosch yang intensif energi, yang melibatkan reaksi hidrogen dan nitrogen dengan katalis pada suhu tinggi (sekitar 500 ° C.) dan tekanan tinggi (20-40 mPa). Gas alam menggerakkan proses ini. Oleh karena itu, persamaan untuk amonia hijau melibatkan penggantian bahan bakar fosil ini dengan energi terbarukan. Hidrogen hijau diproduksi dengan membelah air menjadi hidrogen dan oksigen melalui elektrolisis, sedangkan nitrogen yang dibutuhkan untuk sintesis amonia diproduksi oleh teknologi pemisahan udara. Sering disebut sebagai "Power-to-X", pembuatan amonia hijau bukanlah proses yang rumit; itu hanya membutuhkan energi hijau dalam jumlah besar.

Amonia hijau sebagai bahan bakar

Meskipun amonia hijau memiliki sembilan kali kepadatan energi baterai Li-ion dan tiga kali lipat dari hidrogen terkompresi, ada rintangan signifikan untuk penggunaannya dalam pengiriman maritim – terutama biayanya, kurangnya fasilitas produksi, dan toksisitasnya. Sebuah jajak pendapat di Konferensi Energi Amonia pada November 2020 mengungkapkan bahwa 35% responden melihat penghalang terbesar untuk amonia hijau sebagai bahan bakar pengiriman adalah kurangnya pajak karbon, 32% mengira itu adalah biaya produksi hidrogen hijau. Di sini, jalan ke depan harus datang dari pengenalan perpajakan atas emisi karbon dan undang-undang yang lebih menghukum. Tuntutan untuk pajak karbon telah didengar selama bertahun-tahun tetapi, belum, sedikit kemajuan telah dibuat karena kerangka peraturan sebagian besar hilang. Bahkan jika harga amonia hijau turun, kurangnya fasilitas produksi skala besar saat ini merupakan tantangan besar bagi pengiriman bertenaga amonia. Last but not least, menggunakan amonia untuk memberi daya pada kapal membawa risiko baru. Amonia bersifat korosif terhadap beberapa paduan yang mengandung tembaga dan nikel serta beberapa plastik. Sulit untuk dinyalakan, tidak mempertahankan pembakaran dengan baik, dan ketika dibakar pada suhu tinggi, menghasilkan nitrogen dioksida, yang berbahaya bagi sistem pernapasan, serta sejumlah kecil dinitrogen oksida, gas rumah kaca yang sangat kuat. Dengan kata lain, jalan menuju bahan bakar bebas karbon ini jauh dari mulus.

Risikonya jelas dan ada beberapa kecelakaan maritim dengan amonia yang terlibat. Kunjungi bagian Berita Maritim dari FleetMon.com untuk menemukan daftar insiden terbaru.

Tanda-tanda kemajuan

Salah satu cara untuk menghilangkan emisi berbahaya adalah dengan menggunakan sel bahan bakar untuk memberi daya pada kapal. Beberapa proyek telah menunjukkan bahwa sel bahan bakar membran penukar proton dapat mendorong kapal yang lebih kecil (misalnya feri dan kapal selam), tetapi amonia bukanlah bahan bakar yang cocok seperti hidrogen untuk sel bahan bakar ini. Namun, sel bahan bakar oksida padat mungkin terbukti lebih cocok. Sistem 2 megawatt yang menggunakan teknologi ini telah dipasang di kapal pasokan Viking Energy di Norwegia dan akan diuji mulai tahun 2024 dan seterusnya. Wärtsilä telah mulai menguji amonia dalam mesin pembakaran laut di Stord, Norwegia. MAN Energy Solutions dan Samsung Heavy Industries berkolaborasi untuk mengembangkan kapal tanker minyak bertenaga amonia pertama pada tahun 2024.

Di bidang produksi, segalanya juga bergerak maju, meskipun sangat lambat. Di seluruh dunia, hanya sejumlah kecil amonia hijau yang saat ini diproduksi. Pabrik uji coba di Jepang dan Inggris hanya menghasilkan 30-50 kg sehari, meskipun inisiatif yang lebih besar telah diluncurkan di Australia, Denmark, Chili, Selandia Baru, dan Arab Saudi. Di Queensland, proyek kelayakan untuk pabrik yang dapat menghasilkan 20.000 metrik ton per tahun menggunakan 208 GWh listrik hijau telah mendapat dukungan negara. Tetapi untuk menempatkan angka itu dalam perspektif, industri perkapalan global mengkonsumsi setara dengan 3,05 juta GWh pada tahun 2015. Mengganti hanya 10% dari total itu dengan amonia hijau akan membutuhkan sekitar 550.000 GWh energi terbarukan.

Pada Juli 2020, diumumkan bahwa pabrik amonia hijau senilai $5 miliar akan dibangun di barat laut Arab Saudi untuk menghasilkan 1,2 juta metrik ton per tahun. Dalam langkah kecil lain ke depan di Jutlandia Barat, Denmark, raksasa energi angin Vestas mendukung pengembangan pabrik amonia hijau skala komersial 10 MW yang dapat beroperasi pada tahun 2022. 

Meskipun amonia konvensional saat ini disimpan dan ditangani di 120 pelabuhan di seluruh dunia dan fasilitas ini dapat dengan mudah dialihkan ke varietas hijau, masih ada jalan panjang sebelum amonia hijau menjadi layak untuk pengiriman maritim. Tetapi sebagai bahan bakar bebas karbon, diyakini memiliki masa depan yang layak dalam pelayaran maritim. Sebuah laporan yang diterbitkan pada September 2019 oleh DNV memperkirakan bahwa amonia dapat menyumbang 25% dari bahan bakar maritim pada tahun 2050, sementara semua kapal yang baru dibangun mungkin berjalan dengan amonia mulai tahun 2044. Dua pakar industri juga optimis. Morten Bo Christiansen, Wakil Presiden dan Kepala Dekarbonisasi di A.P. Möller – Maersk: "Di samping metanol ... Kami melihat amonia hijau sebagai bahan bakar masa depan yang penting ...". Peter Kirkeby dari MAN Energy Solutions: "Di sisi teknologi, kami melihat beberapa pekerjaan di depan untuk amonia. Tapi itu bisa dilakukan."

Baca artikel tamu tentang skenario untuk jaringan penawaran dan permintaan untuk Amonia Hijau yang disediakan oleh Profesor René Bañares-Alcántara dari Universitas Oxford. FleetMon menyediakan data AIS tertentu untuk mendukung proyek ini dalam dekarbonisasi rute pelayaran penting. Hubungi kami jika Anda membutuhkan data AIS untuk tujuan akademik.