Nhiên liệu xanh amoniac cho giao thông hàng hải xanh

[Du Van Toan]

 AMMONIAC SỬ DỤNG LÀM NHIÊN LIỆU

1. Một số tàu và quốc gia lần đầu tiên sử dụng ammoniac làm nhiên liệu

Các thông tin cho biết:

- Fortescue Green Pioneer đã được công nhận là tàu thủy chạy bằng amoniac đầu tiên trên thế giới vào năm 2022, sau khi đạt được thành công trong cuộc thử nghiệm trên đất liền ở TP Perth, bang Tây Úc.

- Tàu “An Huy” là chiếc tàu đầu tiên trên thế giới sử dụng amoniac nguyên chất làm nhiên liệu, được thử nghiệm tại Hợp Phì, Trung Quốc.

- Tàu container chạy bằng amoniac đầu tiên trên thế giới, Yara Eyde, sẽ được tối ưu hóa cho hành lang thương mại giữa Na Uy và châu Âu.

- Vào ngày 15/8/2025, tàu Yara Eyde - tàu container đầu tiên trên thế giới vận hành hoàn toàn bằng nhiên liệu amoniac tái đã được chạy thử thành công tại Busan.

2. Đại cương về ammoniac

Ammoniac (NH3) là một hợp chất vô cơ dạng khí, bao gồm một nguyên tử nitơ liên kết với ba nguyên tử hydro (H). Đây là một chất khí không màu, có mùi hăng mạnh và tan nhiều trong nước. Năm 2023, tổng mức sản xuất ammoniac toàn cầu đạt 240 triệu tấn, Trung Quốc chiếm 29%. Khoảng 80% lượng ammoniac dùng để sản xuất phân bón, ngoài ra còn dùng để sản xuất nhựa, sợi, vật liệu nổ,…

Khi đốt cháy hoàn toàn, amoniac (NH₃) chỉ tạo ra nước (H₂O) và nitơ (N₂), không phát thải CO₂, giúp giảm ô nhiễm khí nhà kính.

3. Các loại nhiên liệu sử dụng cho tàu

Tài liệu cho biết: hiện nay các loại nhiên liệu sau được sử dụng: Dầu diesel hàng hải (Marine Diesel Oil - MDO), được sử dụng phổ biến trong các tàu nhỏ và sà lan. Loại nhiên liệu này có độ nhớt thấp, dễ cháy và thân thiện với động cơ diesel; Dầu nặng (Heavy Fuel Oil - HFO): Loại nhiên liệu này thường được dùng cho tàu biển lớn như tàu container, tàu chở dầu. Ngoài dầu diesel và dầu nặng, một số tàu thuyền hiện đại đang chuyển sang sử dụng các loại nhiên liệu thân thiện với môi trường hơn: Khí tự nhiên hóa lỏng (LNG): được ứng dụng trên các tàu hiện đại để giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính; Methanol: Một lựa chọn đang được thử nghiệm trong ngành hàng hải nhờ tính an toàn và thân thiện với môi trường.

4. Ưu nhược điểm khi sử dụng ammoniac làm nhiên liệu

4.1 Ưu điểm của nhiên liệu amoniac

- Amoniac có thể không chứa cacbon dioxit vì không giải phóng cacbon dioxit khi đốt cháy, chỉ giải phóng nitơ và hơi nước, loại bỏ khí thải CO2 trực tiếp. Ammoniac không chứa cacbon được gọi là amoniac xanh.

- Mật độ năng lượng cao (high energy density): Ammoniac có mật độ năng lượng cao, cho phép lưu trữ và vận chuyển năng lượng hiệu quả. Đặc tính này đặc biệt có giá trị đối với các ứng dụng yêu cầu lưu trữ năng lượng quy mô lớn hoặc vận chuyển đường dài, chẳng hạn như trong lĩnh vực hàng hải hoặc vận tải hạng nặng.

- Yêu cầu lưu trữ dễ dàng: Ammoniac có các đặc tính lưu trữ thuận lợi hơn so với các chất mang năng lượng khác như hydro. Ammoniac chỉ cần áp suất vừa phải và nhiệt độ dễ quản lý là -33độ C để lưu trữ.

- Thúc đẩy việc áp dụng năng lượng tái tạo thay vì nhiên liệu hóa thạch.

- Tận dụng cơ sở hạ tầng vận chuyển và lưu trữ hiện có: Cơ sở hạ tầng vận chuyển và lưu trữ amoniac đã có sẵn cho sản xuất phân bón. Hiện nay 4 nhà máy sản xuất urea của nước ta Đạm Phú Mỹ, Đạm Hà Bắc, Đạm Cà Mau, Đạm Ninh Bình đều sản xuất ammoniac.

4.2 Nhược điểm của nhiên liệu ammoniac

- Mối lo ngại về độc tính ammoniac là một chất độc hại và gây ra những nguy cơ nghiêm trọng cho sức khỏe. Nồng độ cao có thể gây bỏng nặng và mù lòa, trong khi tiếp xúc lâu dài ở nồng độ thấp hơn có thể dẫn đến các vấn đề hô hấp mãn tính. Tuy nhiên, các biện pháp và quy định an toàn phù hợp có thể giảm thiểu hiệu quả các rủi ro liên quan đến việc xử lý ammoniac.

- Phát thải NOx khi đốt trong động cơ đốt trong. Mặc dù bản thân ammoniac không thải ra CO2 trong quá trình đốt cháy, nhưng nó có thể tạo ra oxit nitơ (NOx) khi đốt trong động cơ đốt trong. Khí thải oxit nitơ là loại khí nhà kính mạnh và góp phần gây ô nhiễm không khí, gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và làm gia tăng hiện tượng nóng lên toàn cầu.

- Thách thức về cơ sở hạ tầng và công nghệ: Thứ nhất, công nghệ điện phân, vốn cần thiết để sản xuất hydro xanh làm nguyên liệu đầu vào cho sản xuất amoniac, vẫn chưa đạt đến quy mô thương mại. Thứ hai, mặc dù cơ sở hạ tầng vận chuyển và lưu trữ ammoniac hiện có là một khởi đầu tốt, nhưng nó cần được mở rộng đáng kể.

Xét về những ưu điểm và nhược điểm, nhiên liệu ammoniac cho thấy tiềm năng to lớn như một lựa chọn khả thi cho ngành năng lượng. Mặc dù có một số thách thức nhất định, nhưng lợi ích cho thấy ammoniac có tiềm năng tuyệt vời như một nguồn nhiên liệu cho tương lai góp phần vào thực hiện mục tiêu Net Zero vào năm 2050.

Principal Researcher, 

Viện Khoa học môi trường, biển và hải đảo, (VEMSI) 

67 Chiến Thắng Str, Hà Đông, Hà Nội, Viet Nam

 ORCID  https://orcid.org/0000-0003-1325-7633

EMAIL:  dvt...@mae.gov.vn;  duva...@gmail.com

Office: 0243.2595430; Mobile: 0372.886686