Vrachtschepen kunnen binnenkort volledig groen varen door ammoniak te gebruiken in plaats van zware stookolie. Daarvoor zijn slechts enkele aanpassingen aan de motor noodzakelijk. Wetenschapper Andrea Gruber van het Noorse onderzoekscentrum SINTEF heeft met behulp van de supercomputer “Betzy” aangetoond dat ammoniak de scheepvaart kan helpen klimaatvriendelijk te worden.
Gruber kon de complexe berekeningen die nodig waren voor het simulatiemodel voor ammoniak als brandstof, alleen doorvoeren dankzij de supercomputer “Betzy”. Met een gewone laptop zou het rekenwerk 1168 jaar hebben gekost. “Betzy” klaarde de klus in tien dagen.
Momenteel wordt 90 procent van alle containerschepen met zware stookolie (HFO) aangedreven. Op een lange reis kan een groot schip ongeveer 5700 ton CO2 uitstoten. Bij de verbranding van zware stookolie worden ook grote hoeveelheden verontreinigende stoffen uitgestoten, zoals stikstofoxiden (NOx) en zwavel (SOx), alsmede roetdeeltjes en andere chemische stoffen die schadelijk zijn voor mens, dier en milieu.
Vrachtschepen
Ammoniak heeft een aantal voordelen ten opzichte van waterstof, een andere alternatieve brandstof. Het blijft vloeibaar bij kamertemperatuur en gematigde druk, bijvoorbeeld in gewone gasflessen. Een kubieke meter vloeibare ammoniak levert ongeveer vijftig procent meer energie dan hetzelfde volume vloeibare waterstof. Verder bestaan er al voor ammoniak goede productiefaciliteiten en distributienetwerken. Het is dus relatief eenvoudig om het wereldwijd als brandstof in te voeren.
Het grootste nadeel van ammoniak is dat mensen zelfs kleine lekkages als storend kunnen ervaren vanwege de onaangename en doordringende geur en het irriterende effect op onze slijmvliezen. Bovendien is blootstelling aan hoge concentraties ammoniak gedurende langere perioden, net als bij veel andere chemische stoffen, dodelijk.
Professionele bemanning
Om deze redenen zijn onderzoekers van mening dat ammoniak het meest geschikt is voor gebruik op vrachtschepen of andere schepen zonder passagiers die door professionele bemanningen worden bediend. De expertise is reeds voorhanden dankzij een grote vloot koelschepen die ammoniak gebruiken voor de koeling van bederfelijke voedingsmiddelen of tankers die ammoniak zelf als hoofdvracht vervoeren.
Aangezien ammoniak reeds op grote schaal in de landbouw wordt gebruikt, wordt ook overwogen om in de relatief nabije toekomst bepaalde landbouwmachines en -werktuigen met ammoniak aan te drijven, gezien het beoogde gebruik in de open en onbebouwde natuur.
Ontleding
Omdat zuivere ammoniak niet goed brandt, bedachten de onderzoekers een mogelijkheid om de ammoniak gedeeltelijk te ontleden. Dat kan al bij een temperatuur van ongeveer 400o Celcius. Ammoniak bestaat uit één stikstofatoom en drie waterstofatomen. De gedeeltelijke ontleding levert een brandstof op die bestaat uit ammoniak, stikstof en waterstof.
De waterstof helpt het verbrandingsproces op gang te brengen en versnelt het, zodat de beschikbare brandstof volledig wordt verbruikt (verbrandingsefficiëntie). “Het feit dat het werkmedium in het verbrandingsproces lucht is, maakt opschaling van het proces relatief eenvoudig en goedkoop, en aanpasbaar aan zelfs de grootste vrachtschepen,” zegt Gruber.
Ook interessant: Operatie schoon schip: duurzaam vaart het langs
