Το αποφευκταίο υπερ αέριο -θερμοκηπίου από την παραγωγή λιπασμάτων, νάιλον και βιταμίνης Β3
Η παραγωγή ορισμένων χημικών ουσιών με βάση το άζωτο μπορεί να προκαλέσει σημαντικές εκπομπές υποξειδίου του αζώτου (N₂O), ενός ισχυρού αερίου θερμοκηπίου. Η τεχνολογία για την παύση αυτών των εκπομπών είναι φθηνή και άμεσα διαθέσιμη, αλλά δεν εφαρμόζεται πάντα.
28 Σεπ 2023
 |
| Μονάδα αναγωγής υποξειδίου του αζώτου εγκατεστημένη σε μονάδα παραγωγής καπρολακτάμης στο Βέλγιο. (Εικόνα: Lanxess |
Το υποξείδιο του αζώτου ή N₂O, που ονομάζεται επίσης αέριο γέλιου, είναι το τρίτο πιο σημαντικό αέριο θερμοκηπίου μετά το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο. Το δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη είναι 270, πράγμα που σημαίνει ότι ένας τόνος υποξειδίου του αζώτου είναι τόσο επιβλαβής για το κλίμα όσο 270 τόνοι διοξειδίου του άνθρακα. Ως εκ τούτου, ακόμη και μέτριες ποσότητες εκπομπών N₂O έχουν σημαντική επίδραση θέρμανσης. Οι περισσότερες εκπομπές N₂O προέρχονται από τη γεωργία, αλλά είναι δύσκολο να αποφευχθούν χωρίς ουσιαστικές αλλαγές στις γεωργικές πρακτικές.
Μια άλλη σημαντική πηγή εκπομπών N₂O είναι η χημική βιομηχανία, όπου η παραγωγή ορισμένων χημικών ουσιών με βάση το άζωτο προκαλεί σημαντικές ποσότητες N₂O. Οι τεχνολογίες για την αποφυγή αυτών των εκπομπών είναι σχετικά προσιτές και είναι διαθέσιμες από τη δεκαετία του 1990, και πολλά εργοστάσια τις χρησιμοποιούν με επιτυχία.
Δύο σημαντικές τεχνολογικές επιλογές για τη μείωση του N₂O είναι διαθέσιμες: οι καταλυτικοί μετατροπείς που μετατρέπουν χημικά το N₂O σε αβλαβείς ουσίες και η θερμική αποσύνθεση, η οποία διασπά το αέριο κάτω από υψηλές θερμοκρασίες. Η αποφυγή του ισοδύναμου ενός τόνου CO₂ με τεχνολογία μείωσης N₂O κοστίζει συνήθως λιγότερο από πέντε δολάρια. Το κόστος είναι συχνά κάτω από ένα δολάριο για την ευκολότερη αποφυγή εκπομπών.
Αυτό είναι εξαιρετικά φθηνό. Για άλλες τεχνολογίες μετριασμού της κλιματικής αλλαγής, το κόστος μεταξύ 30 και 100 ευρώ ανά τόνο διοξειδίου του άνθρακα δεν είναι ασυνήθιστο. Ωστόσο, παρά το χαμηλό κόστος, η τεχνολογία μείωσης N₂O δεν χρησιμοποιείται με συνέπεια.
Μια πρωτοβουλία που χρηματοδοτείται από τη γερμανική κυβέρνηση θέλει να μεταμορφώσει τον τομέα του νιτρικού οξέος
Η κύρια πηγή βιομηχανικών εκπομπών N₂O είναι η παραγωγή νιτρικού οξέος, μιας χημικής ουσίας που χρησιμοποιείται στην παραγωγή λιπασμάτων. Το 2015, η γερμανική κυβέρνηση ξεκίνησε την Ομάδα Δράσης για το Κλίμα Νιτρικού Οξέος (NACAG), η οποία, σύμφωνα με την περιγραφή της, στοχεύει «στην προώθηση της εγκατάστασης αποτελεσματικής τεχνολογίας μείωσης N₂O σε κάθε μονάδα νιτρικού οξέος παγκοσμίως».
Η Ομάδα Δράσης για το Κλίμα του Νιτρικού Οξέος επιδιώκει συνεργασίες με άλλες χώρες που δεσμεύονται να αποφύγουν τις εκπομπές N₂O στη βιομηχανία νιτρικού οξέος. Η NACAG προσφέρεται να χρηματοδοτήσει το αρχικό κόστος εγκατάστασης τεχνολογίας μείωσης N₂O για παραγωγούς νιτρικού οξέος στις αναπτυσσόμενες χώρες.
Η NACAG συνεργάζεται τώρα με παραγωγούς νιτρικού οξέος σε διάφορες χώρες, όπως το Ουζμπεκιστάν, το Μεξικό και η Ζιμπάμπουε. Μέρος αυτών των συνεργασιών είναι μια συμφωνία με τις χώρες που δεσμεύονται να εφαρμόσουν πολιτική ή κανονισμό για τη μείωση του N₂O στη βιομηχανία νιτρικού οξέος.
Το τελευταίο μέρος είναι κρίσιμο και το διαχωρίζει από προηγούμενες πρωτοβουλίες για τη μείωση των N₂O στη διεθνή πολιτική για το κλίμα. Στο πλαίσιο του πρωτοκόλλου του Κιότο, της πρώτης συνθήκης των Ηνωμένων Εθνών για το κλίμα, εφαρμόστηκε ένα χρηματοδοτικό μέσο που ονομάζεται μηχανισμός καθαρής ανάπτυξης (CDM). Οι βιομηχανικές χώρες θα μπορούσαν να χρηματοδοτήσουν έργα μείωσης των εκπομπών στις αναπτυσσόμενες χώρες και να τα προσμετρήσουν στους δικούς τους στόχους μείωσης.
Λόγω του χαμηλού κόστους της, η μείωση του N₂O ήταν ένας ελκυστικός στόχος για έργα του μηχανισμού καθαρής ανάπτυξης, σε μονάδες νιτρικού οξέος και εγκαταστάσεις παραγωγής αδιπικού οξέος, μιας άλλης χημικής ουσίας με υψηλές εκπομπές N₂O. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή ινών νάιλον. Πολλά από αυτά τα έργα συνέβησαν στην Κίνα.
Σε πολλές περιπτώσεις, αυτές οι τεχνολογίες μείωσης εγκαταστάθηκαν με χρηματοδότηση από τον μηχανισμό καθαρής ανάπτυξης, αλλά εγκαταλείφθηκαν μετά τη διακοπή της χρηματοδότησης μέσω αυτού του μέσου. Σήμερα, η Κίνα έχει τη μεγαλύτερη βιομηχανία αδιπικού οξέος στον κόσμο και οι περισσότερες εκπομπές δεν μειώνονται. (Η ιστορία των εργοστασίων αδιπικού οξέος στην Κίνα και του Μηχανισμού Καθαρής Ανάπτυξης καλύφθηκε λεπτομερώς από το Inside Climate News το 2020, το οποίο συνιστάται να διαβαστεί.)
Η NACAG, η οποία επικεντρώνεται μόνο στο νιτρικό οξύ και επί του παρόντος δεν στοχεύει εργοστάσια αδιπικού οξέος ή άλλες χημικές ουσίες, προσπάθησε να μάθει από αυτά τα λάθη. Συνδυάζοντας την οικονομική στήριξη με μια πολιτική δέσμευση για τη ρύθμιση των εκπομπών από το νιτρικό οξύ, ελπίζουν να επιτύχουν μια πιο διαρκή μείωση των εκπομπών από προηγούμενες πρωτοβουλίες.
Ακόμη και στις βιομηχανικές χώρες, η χρήση της τεχνολογίας μείωσης N₂O δεν είναι συνεπής. Η ρύθμιση είναι αποσπασματική και μερικές φορές ελλιπής. Μια μελέτη του γερμανικού ερευνητικού οργανισμού Öko-Institut και ανατέθηκε από το NACAG ανέλυσε τις δυνατότητες μετριασμού του N₂O στις βιομηχανικές χώρες.
Εξέτασε τρεις χημικές ουσίες: Το ήδη αναφερθέν νιτρικό οξύ, το αδιπικό οξύ και ένα τρίτο, την καπρολακτάμη, η οποία χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή συνθετικών ινών.
Η μελέτη εντοπίζει το μεγαλύτερο δυναμικό μείωσης στη Ρωσία. (Η μελέτη δεν εξέτασε αυτό που αποκαλεί «αναδυόμενες οικονομίες». Συγκεκριμένα, δεν κοίταξε την Κίνα.)
Λιγότερα από τα μισά εργοστάσια νιτρικού οξέος των ΗΠΑ αποφεύγουν τις εκπομπές τους
Δεύτερον, είναι οι Ηνωμένες Πολιτείες, όπου, σε ομοσπονδιακό επίπεδο, οι εκπομπές N₂O δεν ρυθμίζονται. Ορισμένα κράτη έχουν τη δική τους ρύθμιση και ορισμένες εταιρείες μειώνουν τις εκπομπές εθελοντικά ή ως μέρος συστημάτων αντιστάθμισης άνθρακα. Αλλά λιγότερο από το ήμισυ των εργοστασίων νιτρικού οξέος στις Ηνωμένες Πολιτείες μειώνουν τις εκπομπές N₂O.
Μια περίεργη περίπτωση είναι η Ευρωπαϊκή Ένωση: οι εκπομπές N₂O από το νιτρικό οξύ και το αδιπικό οξύ, τις δύο κύριες πηγές, ρυθμίζονται στο πλαίσιο του συστήματος εμπορίας δικαιωμάτων εκπομπών (ETS). Οι εταιρείες που προκαλούν αυτές τις εκπομπές πρέπει να αγοράζουν πιστοποιητικά εκπομπών για αυτές και, δεδομένου του χαμηλού κόστους μείωσης σε σύγκριση με τα πιστοποιητικά εκπομπών, αυτό είναι σχεδόν πάντα επιθυμητό. Είναι μια ιστορία επιτυχίας: Από το 2005, όταν εφαρμόστηκαν οι κανόνες του ΣΕΔΕ, οι εκπομπές από το νιτρικό οξύ μειώθηκαν από 137 χιλιάδες τόνους N₂O σε λιγότερο από 10 τόνους - με μικρή αλλαγή στον όγκο παραγωγής. Οι εκπομπές από το αδιπικό οξύ αυξήθηκαν από 38 τόνους σε λιγότερο από έναν τόνο. (Οι όγκοι παραγωγής δεν είναι διαθέσιμοι στο κοινό.)
Ωστόσο, οι εκπομπές από την καπρολακτάμη δεν αποτελούν μέρος του ΣΕΔΕ. Η Γενική Διεύθυνση Δράσης για το Κλίμα της Ευρωπαϊκής Επιτροπής δεν θέλησε να σχολιάσει γιατί συμβαίνει αυτό.
Σε σύγκριση με άλλες πηγές εκπομπών, οι εκπομπές N₂O από την καπρολακτάμη είναι σχετικά μικρές, πιθανώς ένας λόγος για τον οποίο δεν περιλαμβάνεται στο ΣΕΔΕ. Αλλά δεν είναι ούτε ασήμαντες.
Παρά την έλλειψη ρύθμισης σε επίπεδο ΕΕ, ορισμένα εργοστάσια έχουν εφαρμόσει μέτρα μείωσης των εκπομπών, είτε μέσω κυβερνητικών προγραμμάτων χρηματοδότησης είτε λόγω τοπικών κανονισμών.
Ένα εργοστάσιο στις Κάτω Χώρες στο βιομηχανικό πάρκο Chemelot που διαχειρίζεται η εταιρεία Fibrant εγκατέστησε τεχνολογία μείωσης N₂O με οικονομική στήριξη από την ολλανδική κυβέρνηση το 2021. Μειώνει τις εκπομπές που ισοδυναμούν με 600 χιλιάδες τόνους διοξειδίου του άνθρακα - περίπου το 0,3% των συνολικών εκπομπών από τις Κάτω Χώρες.
Το 2021, η εταιρεία Lanxess ανακοίνωσε ότι θα εγκαταστήσει τεχνολογία για τη μείωση του ισοδύναμου 450 χιλιάδων τόνων διοξειδίου του άνθρακα σε εργοστάσιο στην Αμβέρσα του Βελγίου έως το 2023 - περίπου μισό τοις εκατό των εκπομπών του Βελγίου. Η παραγωγή καπρολακτάμης υπάρχει μόνο σε λίγες χώρες, αλλά όπως δείχνουν αυτά τα παραδείγματα, τα φθηνά μέτρα σε μεμονωμένα εργοστάσια μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά το προφίλ εκπομπών μιας χώρας.
Άλλα εργοστάσια καπρολακτάμης χρησιμοποιούν διαδικασίες παραγωγής που δεν παράγουν N₂O αρχικά. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, στο εργοστάσιο καπρολακτάμης της BASF στην Αμβέρσα. Παράγει έναν πρόδρομο της καπρολακτάμης, μιας χημικής ουσίας που ονομάζεται υδροξυλαμίνη, με διαφορετικό τρόπο. «Η διαδικασία παραγωγής της BASF για την καπρολακτάμη, συμπεριλαμβανομένης της υδροξυλαμίνης, δεν οδηγεί σε εκπομπές N₂O», δήλωσε η Lotte Dierckx, εκπρόσωπος της BASF Αμβέρσας.
Ένα εργοστάσιο βιταμινών στην Ελβετία παρήγαγε N₂O, και για μεγάλο χρονικό διάστημα κανείς δεν το πρόσεξε
Μερικές φορές, οι πηγές εκπομπών μπορούν να πετάξουν κάτω από το ραντάρ, όπως φαίνεται από την ιστορία ενός εργοστασίου βιταμινών στην Ελβετία. Το 2018, η εταιρεία Lonza ανίχνευσε εκπομπές N₂O σε εργοστάσιο παραγωγής νιασίνης στην πόλη Visp. Η νιασίνη, που ονομάζεται επίσης βιταμίνη Β3, είναι ένα συμπλήρωμα διατροφής και πρόσθετο. Η κύρια χρήση του είναι στις ζωοτροφές, αλλά είναι επίσης μέρος των χαπιών πολυβιταμινών και αποτελεί συστατικό ενεργειακών ποτών όπως το Red Bull.
Πριν η Lonza ανιχνεύσει τυχαία αυτές τις εκπομπές, το γεγονός ότι το εργοστάσιο στο Visp προκαλούσε εκπομπές N₂O ήταν απλώς άγνωστο. Και ήταν σημαντικές: Το μικρό εργοστάσιο που ονομάζεται D29 ήταν υπεύθυνο για περίπου το ένα τοις εκατό των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου της Ελβετίας.
Η Ελβετική Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Περιβάλλοντος (Federal Office for the Environment, FOEN) επικρίθηκε για τον χειρισμό της υπόθεσης, καθώς επέτρεψε στη Lonza να συνεχίσει να εκπέμπει N₂O χωρίς να αγοράζει πιστοποιητικά εκπομπών από το ελβετικό σύστημα εμπορίας εκπομπών για αρκετά χρόνια. Τελικά, η Lonza εγκατέστησε έναν καταλυτικό μετατροπέα το 2021.
Η ιστορία της ελβετικής εκπομπής νιασίνης εγείρει μερικά ερωτήματα. Η νιασίνη παράγεται μόνο σε λίγα εργοστάσια παγκοσμίως, αλλά αναρωτιέται κανείς αν άλλα εργοστάσια παράγουν επίσης αυτές τις υπερμεγέθεις ποσότητες εκπομπών N₂O. Η Lonza έχει λειτουργήσει ένα εργοστάσιο νιασίνης στην Κίνα, αλλά από τότε έχει πουλήσει την επιχείρηση νιασίνης σε μια εταιρεία που ονομάζεται Arxada. Ούτε η Lonza ούτε η Arxada απάντησαν σε ερωτήσεις σχετικά με το αν το κινεζικό εργοστάσιο έχει το ίδιο πρόβλημα εκπομπών N₂O με αυτό στην Ελβετία.
Ο δεύτερος μεγαλύτερος παραγωγός νιασίνης, η κινεζική εταιρεία Vanetta, λέει ότι χρησιμοποιούν διαφορετική διαδικασία παραγωγής από αυτή της Ελβετίας και ότι δεν προκαλεί εκπομπές N₂O.
Το πιο αξιοσημείωτο γεγονός για το εργοστάσιο νιασίνης στην Ελβετία είναι ότι αυτές οι εκπομπές ήταν άγνωστες για δεκαετίες. Τίθεται το ερώτημα: Υπάρχουν άλλες διαδικασίες στη χημική βιομηχανία που παράγουν N₂O για τις οποίες κανείς δεν γνωρίζει;
Οι χαμηλοί καρποί της αποφυγής εκπομπών
Οι εκπομπές N₂O από τις χημικές διεργασίες που συζητήθηκαν είναι υπεύθυνες για περίπου το 0,2% των παγκόσμιων εκπομπών αερίων θερμοκηπίου. Δεν είναι μεταξύ των μεγαλύτερων ρυπαντών του κλίματος και δεν είναι καν το μεγαλύτερο κλιματικό πρόβλημα της χημικής βιομηχανίας με βάση το άζωτο. (Αυτή είναι η διαδικασία Haber-Bosch, η παραγωγή αμμωνίας από πηγές ορυκτών καυσίμων, η οποία αποτελεί τη βάση για όλες αυτές τις διαδικασίες.)
Ωστόσο, δεδομένου ότι λίγες μόνο ειδικές διεργασίες ευθύνονται για το μεγαλύτερο μέρος αυτών των εκπομπών, οι βιομηχανίες αυτές έχουν αναλογικά υπερβολικά μεγάλο αντίκτυπο στην κλιματική αλλαγή. Το πιο σημαντικό είναι ότι, λόγω του πολύ χαμηλού κόστους, αυτές οι δυνατότητες μείωσης των εκπομπών αποτελούν τους χαμηλούς καρπούς της αποφυγής εκπομπών.
