“แอมโมเนีย” กลายเป็นแหล่งพลังงานสำคัญในอนาคต

ปัจจุบัน “แอมโมเนีย” เป็นแค่วัตถุดิบสำคัญในอุตสาหกรรมเคมี แต่ในอนาคต “แอมโมเนีย” อาจกลายเป็นกุญแจสำคัญในการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการใช้พลังงาน (Energiewende คือ นโยบายการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานของเยอรมนี ที่แสดงถึงความพยายามที่จะเปลี่ยนจากพลังงานฟอสซิล – นิวเคลียร์ ไปเป็นพลังงานยั่งยืนที่หมุนเวียน) ของเยอรมนี

ในปี 2028 บริษัท Uniper ตั้งเป้าที่จะนำโรงงานไฟฟ้าถ่านหินที่ไม่ได้ใช้งานในปัจจุบัน มาปรับเป็นโรงงานผลิตแอมโมเนียสีเขียวที่มีขนาดใหญ่ที่สุด ที่เมือง Wilhelmshaven (ตั้งอยู่บนชายฝั่งทะเลเหนือของเยอรมนี) โดยนาย Christian Janzen ผู้วางแผนการสร้างสถานีรองรับการนำเข้าแอมโมเนียของบริษัท Uniper เปิดเผยว่า “ในอนาคตแอมโมเนียจะมีความสำคัญในการเปลี่ยนรูปแบบการใช้พลังงานของประเทศ”

เมื่อกล่าวถึง “แอมโมเนีย” พบว่า ประกอบด้วยธาตุไนโตรเจนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก โดยสามารถพบได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมเคมี และนอกจากจะใช้ในอุตสาหกรรมเคมีแล้ว แอมโมเนียยังถูกใช้เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตปุ๋ยอีกด้วย แต่ในอนาคตแอมโมเนียจะเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตพลังงานสะอาด (Green Energy) เพราะในขณะนี้แอมโมเนียเป็นตัวกลางในการขนส่งไฮโดรเจนสีเขียวที่มีประสิทธิภาพสูงสุด โดยในอุตสาหกรรมเหล็ก ซีเมนต์ และเคมี ต่างก็ต้องพึ่งพาไฮโดรเจนสีเขียวเพื่อใช้ทดแทนเชื้อเพลิงจากฟอสซิล (น้ำมัน แก๊ส และถ่านหิน) ซึ่งนับว่ากลุ่มอุตสาหกรรมดังกล่าวจำเป็นต้องใช้ไฮโดรเจนสีเขียวเป็นจำนวนมหาศาล แต่สิ่งที่เป็นปัญหาก็คือ ในกระบวนการขนส่งไฮโดรเจนนั้นค่อนข้างยุ่งยาก จำเป็นต้องใช้แอมโมเนียเป็นตัวกลางในการขนส่ง เพราะตอนที่ไฮโดรเจนจะกลายเป็นของเหลวได้ ต้องใช้อุณหภูมิต่ำกว่า -253 องศาเซลเซียส ในขณะที่แอมโมเนียเป็นของเหลวได้ต้องใช้อุณหภูมิต่ำ -33 องศาเซลเซียสเท่านั้น ซึ่งนั่นก็หมายความว่า ในทางปฏิบัติแล้วการขนส่งแอมโมเนียง่ายและมีค่าใช้จ่ายถูกกว่าการขนส่งไฮโดรเจน ซึ่งนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Erfurt (Fachhochschule Erfurt überzeugt) เปิดเผยว่า “การนำเข้าพลังงานไฮโดรเจนส่วนใหญ่ก็เหมาะสมที่จะเป็นแอมโมเนียสีเขียวเนื่องจากการที่มันขนส่งง่าย” และจากรายงานของ Thinktank Agora ที่ร่วมมือกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Hamburg ทำการวิจัยพบว่า “ค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนไฮโดรเจนไปเป็นแอมโมเนีย อยู่ที่ประมาณ 7 ยูโร/กิโลกรัม นอกจากนี้ ยังมีอีกหนึ่งวิธีสำหรับการขนส่งไฮโดรเจนโดยตรง ซึ่งเรียกว่า LOHC (Liquid-Organic Hydrogen Carrier) แต่มีค่าใช้จ่ายที่แพงกว่าวิธีการก่อนหน้านี้ โดยมีราคาอยู่ที่ประมาณ 9 ยูโร/กิโลกรัม ดังนั้น Agora จึงกล่าวโดยสรุปได้ว่า “ในการขนส่ง (เดินทาง) ควรเปลี่ยนรูปแบบจากไฮโดรเจนไปเป็นแอมโมเนีย แล้วเมื่อขนส่งเสร็จ ก็สามารถเปลี่ยนแอมโมเนียกลับไปเป็นไฮโดรเจน น่าจะถูกกว่าการขนส่งไฮโดรเจนเพียงอย่างเดียว อย่างไรก็ดี Green Energy ชนิดนี้ ยังคงแพงกว่าเชื้อเพลิงจากฟอสซิลอยู่ดี

ความต้องการ (หรืออุปสงค์) ของแอมโมเนียในเยอรมนีมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน ซึ่งบริษัท EY ได้ทำการประเมินไว้ว่า “เยอรมนีจะต้องการแอมโมเนียมากถึง 16 ล้านตัน ในปี 2030 และจะเพิ่มขึ้นเป็น 90 ล้านตัน ในปี 2050 ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นเพราะแอมโมเนียสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายมากกว่าเชื้อเพลิงจากฟอสซิล” ในขณะเดียวกัน “แอมโมเนีย” ไม่ได้เป็นเพียงแค่ตัวกลางในการขนส่งไฮโดรเจนสีเขียวเท่านั้น แต่ยังช่วยทำให้เกิดการผลิตปุ๋ยได้อย่างยั่งยืน รวมถึงเป็นเชื้อเพลิงเรือเดินสมุทรได้ดีอีกด้วย ดังนั้นภาคอุตสาหกรรมจึงพยายามปรับตัว ยกตัวอย่างเช่นบริษัท Uniper ได้ลงทุนหลายล้านยูโรมาตั้งแต่ปี 2021 เพื่อเตรียมความพร้อมด้านโครงสร้างพื้นฐาน (ก่อนเกิดสงครามรัสเซีย – ยูเครน) ผู้บริหาร/จัดการด้านพลังงานของรัฐได้เตรียมสร้างสถานีรองรับการนำเข้าแอมโมเนียในพื้นที่ภาคเหนือของเยอรมนี ด้านนาย Janzen เปิดเผยว่า “Wilhelmshaven เป็นเมืองท่าน้ำลึกแห่งเดียวของเยอรมนีที่มีโครงสร้างพื้นฐานพร้อมที่จะรองรับความต้องการต่างๆ” ในขณะที่บริษัท RWE ได้เริ่มสร้างสถานีที่เมือง Brunsbüttel และบริษัทผลิตแก๊สเพื่อใช้ในอุตสาหกรรม Air Products จากสหรัฐอเมริกาก็มีแผนที่จะสร้างโรงงานแอมโมเนียสีเขียวขึ้นในท่าเรือของเมือง Hamburg โดยจะร่วมทุนกับบริษัทพลังงาน Mabanaft และนอกจาก Uniper แล้วยังมีบริษัท E.ON ที่ยังคงนำเข้าแอมโมเนียสีเขียวจากประเทศแคนาดา โดยคาดการณ์กันว่า จะมีการส่งสินค้าดังกล่าวก่อนจนถึงสิ้นทศวรรษนี้ ด้านนาย Daniel Eisenhuth ผู้ดูแลความยั่งยืนของ EY กล่าวว่า “แอมโมเนียเป็นกุญแจสำคัญที่สุดของ Energiewende”

ประเด็นสำคัญกับคำถามที่ว่า (1) อะไรคือแอมโมเนีย (2) เมื่อไหร่ที่เรียกว่าเป็นแอมโมเนียสีเขียว ซึ่งในเบื้องต้นแอมโมเนียมีส่วนผสมระหว่างไฮโดรเจนและไนโตรเจน ซึ่งปัจจุบันนิยมใช้ในการผลิตเป็นปุ๋ยเคมีสำหรับ อุตสากรรมปุ๋ยในปัจจุบันถือเป็นกลุ่มอุตสาหกรรม “สีเทา” เพราะว่า ในการผลิตปุ๋ยแอมโมเนียปัจจุบันมาจากพลังงานน้ำและไฮโดรเจน ที่สร้างจากแก๊สเป็นหลัก แต่การผลิตไฮโดรเจนสีเขียวนั้นจะถูกสร้างผ่านเครื่อง Electrolysis (เป็นไฮโดรเจนที่ได้จากการแยกอะตอมออกซิเจนออกจากน้ำ แล้วนำไฮโดรเจนไปควบแน่นกับไนโตรเจน ให้เกิดเป็น แอมโมเนีย) ซึ่งกระบวนการนี้ถูกพัฒนาขึ้นโดยนักเคมีที่ชื่อนาย Fritz Haber และนาย Carl Bosch จึงเรียกกระบวนนี้ว่า “กระบวนการ Haber-Bosch” ด้านนาง Ingrid El Helou นักวิจัยจาก Thinktank Future Cleantech (เน้นการวิจัยหาทางลดการสร้างแก๊สเรือนกระจก) เชื่อว่า “แอมโมเนียสีเขียว มีความสำคัญกับ Energiewende” ปัจจุบันการผลิตแอมโมเนียนั้นเป็นการผลิตที่สร้างมลพิษสูงที่สุดในอุตสาหกรรมเคมี โดยการผลิตแอมโมเนียสามารถสร้างแก๊สเรือนกระจกได้ถึง 1.3% ของโลกทั้งหมด แม้จะมีการปล่อยก๊าซ CO2 น้อย แต่พบว่า มีการปล่อยก๊าซ Nitrous Oxide จำนวนมาก ซึ่งก๊าซนี้เป็นอันตรายต่อธรรมชาติมากกว่า CO2 ถึง 300 เท่าตัว และกว่า 70% ของการใช้แอมโมเนียก็อยู่ในรูปของปุ๋ย นาง El Helou เห็นว่า การเปลี่ยนรูปแบบแอมโมเนียสีเทามาเป็นสีเขียวคงไม่เพียงพอ แต่ต้องหาทางเลือกอื่นมาใช้กับภาคเกษตรกรรมเพิ่มเติมด้วย

นอกจากจะใช้แอมโมเนียสีเขียวในภาคเกษตรกรรมแล้ว ยังสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งทางเรือได้อีกด้วย ซึ่งเป็นเรื่องที่คล้ายคลึงกับการห้ามการจำหน่ายรถยนต์สันดาปในปี 2035 บริษัทเรือเดินสมุทรต่าง ๆ จะต้องลดการสร้างแก๊สเรือนกระจกลง และตั้งแต่ปี 2024 เป็นต้นไป บริษัทเรือเหล่านี้จะต้องเริ่มซื้อคาร์บอนเครดิต (CO2 Certificates) ด้วยเหตุนี้ทำให้เรือเดินสมุทรต่าง ๆ เริ่มเปลี่ยนการใช้เชื้อเพลิงจากน้ำมันดีเซลมาเป็นแก๊สธรรมชาติเหลว (LNG) มากขึ้น ซึ่งแอมโมเนียและเมทานอลสีเขียว ที่ถูกผลิตขึ้นโดยพลังงานหมุนเวียนย่อมสะอาดกว่าเชื้อเพลิงจากฟอสซิล ยกตัวอย่างเช่น บริษัทยักษ์ใหญ่ Maersk ของเดนมาร์กที่เพิ่งจะสั่งเรือขนส่งที่ใช้เชื้อเพลิงเมทานอลไป 25 ลำ และ Mitsui O.S.K. Lines ที่ลงนาม MOU กับบริษัทผลิตเครื่องยนต์ชาวเยอรมัน MAN ในการสั่งเครื่องยนต์แอมโมเนีย อย่างไรดีกว่าที่จะได้เห็นเรือเดินสมุทรที่ใช้แอมโมเนียเป็นหลักในการขนส่งสินค้า อาจจะยังไม่ใช่ในเร็ว ๆ นี้ โดยนาย Martin Kröger ผู้บริหารสมาคมผู้ประกอบธุรกิจเรือเดินสมุทรเยอรมนี เปิดเผยว่า “อาจจะได้เห็นลำแรกก็ปี 2025 และ บริษัทเดินสมุทรต่าง ๆ ก็ยังคงตัดสินใจอยู่ว่า เครื่องยนต์แบบไหนจะถูกและเหมาะที่จะใช้มากที่สุด” โดยได้ประเมินว่า ในอนาคต Nitrous Oxide อาจจะไม่เป็นปัญหาอีกต่อไปเพราะอุตสาหกรรมต่าง ๆ กำลังพยายามแก้ปัญหานี้อยู่ โดยต้องแปลงจากแอมโมเนียให้เป็นไฮโดรเจนให้ไวที่สุดหลังจากการขนส่งใน Cracking Plant (โรงงานที่นำอะตอมไนโตรเจนออกจากแอมโมเนีย) อย่างไรก็ดี การแปลงสภาพกลับนั้นก็มีข้อเสียของมันเนื่องจากจะมีการสูญเสียของพลังงานมากถึง 70% นาง El Helou แนะนำว่า “ก่อนอื่นเลย เยอรมนีต้องเปลี่ยนการใช้แอมโมเนียสีเทาในปัจจุบัน ให้เป็นแอมโมเนียสีเขียวในการผลิตปุ๋ยก่อน แล้วค่อยหันมาใช้แอมโมเนียสีเขียวในรูปแบบไฮโดรเจนเมื่อพร้อม” และถ้าเยอรมนีหันมาผลิตแอมโมเนียในปริมาณมากได้ การสูญเสียของพลังงานระหว่างขนส่งจะลดลงไปมาก โดยในปีที่ผ่านมาเยอรมนีผลิตแอมโมเนียได้ประมาณ 2 ล้านตัน ซึ่งเพียงพอกับความต้องการของตลาด ผู้ประกอบการจึงต้องพึ่งการนำเข้าแอมโมเนียสีเขียว ซึ่งแพงมาก EY ตีราคาสินค้าดังกล่าวในช่วงเริ่มต้นไว้ที่ประมาณ 1,200 ยูโร/ตัน แต่ราคาสามารถลดลงได้ถึง 900 ยูโร/ตัน เพราะอาจนำเข้าจากประเทศที่มีความพร้อมในการผลิต อาทิ นามิเบีย ซึ่งเป็นประเทศที่มีแสงแดดมากกว่าเยอรมนี จึงทำให้ค่าไฟถูก ค่าผลิตถูก และราคาถูกกว่าจากแหล่งอื่น ๆ เช่นแคนาดา นอกจากนี้ เยอรมนียังคงสามารถนำเข้าผลิตภัณฑ์เคมีต่าง ๆ จากประเทศอื่น ๆ ในทวีปแอฟริกา เช่น โมร็อคโค แต่ก็ควรนำเข้าจากหลากหลายแห่งเพื่อลดภาวะผูกพันธ์และส่งเสริมความเป็นกลางทางคาร์บอน

เทคโนโลยีที่อาจจะช่วยสนับสนุนการผลิตมีตัวอย่างเช่น การที่ Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) ได้วิจัยและพัฒนาเตาปฏิกรณ์ที่มีขนาดเล็กลงและส่งผลให้สถาบันต่าง ๆเข้าถึงได้ง่ายมากขึ้น ทำให้ต้นทุนการผลิตแอมโมเนียถูกลง งานวิจัยครั้งนี้เป็นผลงานของนาย Achim Schaadt หัวหน้าแผนกผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ที่ยั่งยืน ซึ่งมีวิธีการพัฒนาโดยใช้การผ่านกระแสไฟฟ้าทางตรง (D.C.) จากภายนอกเข้าไปในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ แล้วทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี (Electrolysis) หลายครั้งในเตาปฏิกรณ์เพียงเตาเดียว ซึ่งงานวิจัยนี้จะทำให้แอมโมเนียมีราคาถูกลงมาก เพราะเตาปฏิกรณ์มีขนาดเล็กกว่าเตาปฏิกรณ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีในปัจจุบันมาก จึงทำให้วิธีการ Electrolysis ง่ายขึ้น และ สามารถตั้งโรงงานผลิตได้ง่ายขึ้น นาย Schaadt กล่าวเสริมว่า การที่เราสามารถผลิตแอมโมเนียได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น จะทำให้ค่าใช้จ่ายในการผลิตแอมโมเนียถูกลงมาก อย่างไรก็ตาม เราเองก็ต้องคำนึงถึงความอันตรายของแอมโมเนีย เนื่องจากแอมโมเนียเป็นพิษต่อร่างกายมนุษย์เพียงแค่สูดหายใจเข้าไปก็สามารถทำให้อาเจียนได้ และหากรับสารเข้าไปเป็นจำนวนมากอาจส่งผลอันตรายต่อชีวิต แอมโมเนียต่างจากผลิตภัณฑ์เคมีชนิดอื่นตรงที่มีกลิ่นไม่พึงประสงค์รุนแรง แต่อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญก็ยังคงยืนยันว่าการขนส่งแอมโมเนียนั้นไม่ใช่เรื่องยาก และ มีการขนส่งแอมโมเนียทั่วโลกมาหลายทศวรรษแล้ว

จาก Handelsblatt 3 พฤศจิกายน 2566