尿素生产不是固碳

为了生产尿素,化肥生产商将氨和二氧化碳(CO2)结合在一起,但是当农民将尿素施用到土壤中时,会向大气中排放等量的CO2。通过生产尿素,不会永久存储或隔离任何二氧化碳。

这是显而易见的陈述,我’我被告知,但是’值得说明的原因有三点。首先,并不是每个人都知道。其次,到目前为止,学术文献中仅有零个数据支持这一事实(见下文)。第三,下一代氨尿素装置“零排放” 尽管其中一些新技术依赖化石燃料原料,但它们正在成为现实。

如果氨厂消耗化石燃料但没有本地排放,那么二氧化碳会流向何方?如果进入尿素,是否有有意义的排放量减少到工厂范围之外?这些工业二氧化碳排放量是否只是外包给了农民?我们需要能够量化一个项目’环保。

尿素中所含的碳仅占尿素的14%’的总碳足迹

I’相对于氮肥在全球温室气体(GHG)排放中的巨大贡献而言,这里只说了一点。一方面,尿素’碳含量是其碳足迹的一小部分。一吨尿素将排放约0.73吨二氧化碳,但通过整个生命周期分析得出的碳足迹将接近5.15吨二氧化碳当量(CO2e)。因此,尿素中所含的碳仅占其总碳足迹的14%– 更大的问题是用于生产和运输的能源以及一氧化二氮的排放,一氧化二氮的排放量是二氧化碳的296倍。每个市场/生产者/时间段都会有不同的碳足迹;这些数字来自欧洲肥料’s “2011年欧洲矿物肥料生产和使用的碳足迹参考值,” 在此处以PDF格式提供. [I’ve corrected this paragraph for its original maths error in unit conversions, and added the reference link.]

进一步来说,尽管尿素中的碳每年变成全球近1.5亿吨温室气体排放量,但这个数字仅占我们每年超过400亿吨全球CO2e总排放量的四分之一。

尿素中的碳会怎样?

我想判断一个零排放氨工厂对环境的影响,该工厂实现了低排放,部分原因是将二氧化碳放入尿素中。局部减少排放量会导致全球减少排放量吗?例如,尿素中的任何碳会被隔离在土壤中吗?一世’我不是农艺师,没有’不知道公认的答案。答案是否定的,但是我不能’找不到支持这一事实的任何数据。

有大量关于尿素营养吸收的学术文献– 但是尿素中的碳不是植物营养素,因此无法测量。有许多实地研究测量尿素中的氮污染– 但没有一个能够量化CO2污染。我联系了许多学术研究的作者:他们都没有测量过尿素产生的二氧化碳排放量或程度。许多人搜索了文献,但是像我一样,没有找到任何关于此的信息。简单理解,尿素中的所有碳都以CO2的形式排放到大气中。

施用后8天内,尿素中的碳98%将排放到大气中

不知何故,我的信息请求被传递到R& Yara的D部门。他们进行了自己的文献搜索,发现没有数据可测量尿素中二氧化碳的释放速率。他们认为这是一个值得回答的问题,并委托进行了实验室试验,结果如下。

尿素-二氧化碳的二氧化碳排放量

该数据仅证明了一个公认的事实(尿素中的所有碳均以二氧化碳的形式排放),但据我所知,这是唯一的数据。 Yara允许我发布此内容,您可以下载Yara’这里的PDF.

尿素水解率

因此,基本上,尿素中的所有CO2将在一周内排放到大气中。

从技术上讲,我们’重新测量水解程度,在这种水解过程中,尿素与土壤中的水反应,被一种叫做尿素酶的酶催化,形成氨和氨基甲酸。氨基甲酸不稳定,但是会迅速分解为氨和二氧化碳。像这样:

[NH2]2一氧化碳2O (with urease) → NH3 + H2NCOOH → 2NH3 +一氧化碳2

氨和二氧化碳都是气体,都会漂浮到大气中– 氨挥发– 除非氨(NH3)与更多的水反应形成铵(NH4+)。只有当土壤中含有铵盐时,植物才能吸收氮素。 CO2纯粹是大气排放物。

为什么这么重要?

Grannus用来描述其新的氨合成技术的语言让我震惊。虽然他们加州中试工厂 韩元’如果不生产尿素,则可以使用该技术。 Grannus模型涉及碳捕获和利用(CCU),而不是固存(CCS)。

不同之处在于那里的利用率’最终的二氧化碳排放量没有减少。如果产生尿素,则二氧化碳不会’t在工厂排放,但在农场排放。在特定情况下,Gran’旨在将其二氧化碳出售给饮料行业的中试工厂,我们’同样可以确保将100%的二氧化碳排放到大气中。

Grannus工艺通过利用工厂排放的100%的肥料生产肥料以及强大的热电联产能力,从而为传统肥料制造提供了许多优势,从而减少了总的电力使用量。这种范式的转变允许在许可和政治气氛不确定的情况下设计和建造绿色,零排放的火力发电厂;同时也有竞争力地降低了在当地制造肥料的成本。
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正如Grannus所指出的那样,消除工厂的排放使许可过程变得更快,更容易。这降低了项目风险并增加了成功融资的机会。但这不’阻止碳从化石燃料中提取并排放到大气中。

这并不是说格兰努斯’的零排放项目对环境不利:如果尿素中的碳仅占其碳足迹的14%,那么仍有很大的机会减少尿素’其他方式的碳足迹。 Grannus项目承诺,由于以下原因,将对现有的制氨厂进行明显改进。

首先,二氧化碳只是一种污染物。 Grannus团队告诉我,他们的技术实际上消除了NOx和SOx的排放,这非常重要,而且“为什么我们’能够在世界上最严格的空气污染控制区建造工厂。”

第二,我’m告诉他们他们的过程将大大提高效率,每吨氨产生的CO2大约减少10%,并使他们能够“减少天然气消耗多达30%。” Grannus技术实现了效率的提高,因为它使用部分氧化工艺代替了传统的蒸汽甲烷重整工艺,从天然气原料中提取氢气。

第三,工厂规模小:它将每年生产80,000公吨,是新的世界级工厂产量的十分之一。这使其对于本地生产和消费模式而不是全球贸易具有吸引力。如果扩大他们的模型,那么即使没有量化,通过避免海运和长途配送所实现的潜在减排量也将是巨大的。

尽管如此,我’d建议仅对高度污染的技术进行改进可能还不够。非化石碳氢化合物原料,例如生物质 要么城市垃圾产生的沼气,尽管每种替代原料都面临着自身的技术和环境挑战,但允许氨生产商回收大气中的碳而不是从化石燃料中提取。像西门子这样的主要公司正在开发其他不需要碳的其他技术,英国的新项目或OCI Nitrogen,AkzoNobel,Proton Ventures等荷兰的联合项目.

到目前为止,从某种意义上说,尿素工业通过将碳捕集技术商业化,通过在与排放二氧化碳的氨装置相邻的地方产生大规模的CO2需求,从而为环境服务。

将来,我’我很想知道当邻近的氨厂不再使用碳原料时,尿素行业将在新生的除碳行业的商业化中扮演什么角色。

3条评论

  1. 符文·英格斯 说:

    …在田间挥发中损失的氨被氧化并在非生产性森林和沼泽地上降雨,产生的N2O为0.3-3%,是作为温室气体的CO2的300倍。

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