Sebastian Maks
12 januari 2024, 13:53

Voor scheepvaart op groene ammoniak zijn maar tien tanklocaties nodig

Groene ammoniak wordt gezien als een veelbelovend middel om de vervuilende scheepvaart te vergroenen. Het opzetten van een geheel nieuwe logistieke infrastructuur om dat mogelijk te maken, kan echter ontmoedigend aanvoelen. Wetenschappers van de Universiteit van Oxford hebben aangetoond dat het een dure opgave is, maar dat je het merendeel van de scheepvaart van duurzame brandstof kunt voorzien met slechts tien strategische tanklocaties.

Getty Images 1367210543 Met slechts tien tanklocaties kun je ruim 60 procent van de mondiale scheepvaart van groene ammoniak voorzien. | Credits: Getty Images

De scheepvaart is verantwoordelijk voor zo’n 3 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot. De Internationale Maritieme Organisatie (IMO) wil de uitstoot van schepen daarom fors verminderen, om in 2050 de netto-uitstoot naar nul te hebben gebracht. Ook valt de sector vanaf dit jaar onder het Europese emissie handelssysteem (ETS). Dat betekent dat scheepvaartbedrijven binnen de EU moeten betalen voor de uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen.

90 procent per zee

Het verduurzamen van de scheepvaart is een uitdagende klus. Rond de 90 procent van de wereldwijde verhandelde goederen wordt namelijk vervoerd per zee. Dat gebeurt met kolossale schepen die hoofdzakelijk voortgestuwd worden door fossiele brandstoffen, met alle bekende gevolgen van dien. “De scheepvaart is een van de meest uitdagende sectoren om koolstofvrij te maken vanwege de behoefte aan brandstof met een hoge energiedichtheid en de moeilijkheid om verschillende groepen te coördineren om alternatieve, groene brandstoffen te produceren, te gebruiken en te financieren”, vertelt
hoogleraar chemische technologie René Bañares-Alcántara.

Groene ammoniak

Het onderzoek naar die groene brandstoffen neemt wel steeds meer toe. Voorbeelden zijn waterstof en biobrandstoffen van bijvoorbeeld plantaardige oliën of vetten. Maar ook: groene ammoniak. Om dat te maken wordt duurzame stroom (zoals van windmolens of zonnepanelen) gebruikt om water te splitsen, waarbij waterstof en zuurstof ontstaan. Waterstof, samen met stikstof, wordt volgens onder hoge druk en temperatuur omgevormd tot ammoniak. Het heeft een hoge energiedichtheid en bij de verbranding komt alleen waterdamp en stikstof vrij.

Prijzig

Aan het mondiaal uitrollen van groene ammoniak voor de scheepvaart zit wel een flinke prijskaart. Uit een recent onderzoek
van de Universiteit van Oxford blijkt dat er 2 biljoen dollar nodig is om voor 2050 een scheepvaartsysteem op groene ammoniak te realiseren. Dat is zo’n 1,8 biljoen, ofwel 1.800 miljard euro. Die som geld gaat met name naar het opzetten van een nieuwe infrastructuur om de ammoniak naar schepen te vervoeren en ze ermee vol te tanken.

10 locaties

Tegelijk nuanceren de wetenschappers deze grote opgave met een vinding die de boel versimpelt. Ze concludeerden namelijk dat je met slechts tien tanklocaties ruim 60 procent van de mondiale scheepvaart van groene ammoniak kan voorzien. Dit zijn strategisch uitgestippelde locaties waar een overvloed aan duurzame energie kan worden geproduceerd, veel ruimte beschikbaar is en die bovendien gunstig gelegen zijn. Daardoor hoeven schepen niet lang te reizen om bij te tanken en hoeft er relatief weinig ingewikkelde transportinfrastructuur te worden aangelegd.

Volgens de onderzoekers gaat het om locaties in Australië, Chili, West-Afrika, India, Californië en het Midden-Oosten. Voor de oplettende lezer: allemaal gelegen rondom de evenaar.

“De implicaties van dit werk zijn opvallend”, zegt Bañares-Alcántara. “Volgens het voorgestelde model wordt de huidige afhankelijkheid van olieproducerende landen vervangen door een meer geregionaliseerde industrie; groene ammoniak wordt vlak bij de evenaar geproduceerd in landen met overvloedig land en een hoog potentieel aan zonne-energie, en vervolgens getransporteerd naar regionale centra waar vraag is naar scheepsbrandstoffen.”

Lees ook:

Opmerkelijk: AI van Microsoft bedenkt nieuwe batterij met veel minder lithium

In korte tijd lijkt het alsof geen sector meer om de mogelijkheden van kunstmatige intelligentie heen kan. Zo kan AI de wetenschap nu ook helpen bij het vinden van de ideale materialen om batterijen mee te maken. En dat is belangrijk in de zoektocht naar alternatieve materialen voor lithium. Want hoewel lithium zich heeft bewezen als waardevolle grondstof in batterijen, raken voorraden op en heeft het delven een grote milieu-impact. Het vinden en testen van de juiste materiaalsamenstelling is een tijdrovend en arbeidsintensief proces en kan vele jaren duren. Veel minder lithium Daarom riep een team van wetenschappers van Microsoft de hulp in van AI in hun zoektocht naar een nieuw soort batterij. Op basis van suggesties die AI gaf, testten en ontwikkelden de wetenschappers vervolgens een werkzame batterij met 70 procent minder lithium dan vergelijkbare ontwerpen. Het hele proces, van begin tot einde, duurde slechts negen maanden. Elektrolyt De onderzoekers pakten dit als volgt aan. In hun zoektocht focusten ze zich op een batterij die bestaat uit vaste stoffen. Het doel was om een materiaalcombinatie te vinden waar de elektrische lading doorheen beweegt: de elektrolyt. De AI werd gevoed met informatie over miljoenen materiaalcombinaties. Het algoritme elimineerde vervolgens de materialen die waarschijnlijk instabiel zijn of zwak zouden presteren. Miljoenen combinaties Nadat de AI een paar dagen had gewerkt, bleven er van de miljoenen kandidaten nog maar een paar honderd over. Sommige van deze combinaties waren nog nooit eerder bestudeerd. “Maar wij zijn geen materiaalonderzoekers”, vertelt Nathan Baker, director van het AI-onderzoeksprogramma van Microsoft tegen New Scientist. Dus belde Baker met experts in batterijtechnologie met de vraag of ze op het goede spoor zaten. Eliminatie Wetenschappers van het Pacific Northwest National Laboratory in Washington deden vervolgens suggesties voor extra selectiecriteria waarmee de AI verder kon. Na nog meer eliminatierondes koos het onderzoeksteam uiteindelijk een materiaalcombinatie die het wilde ontwikkelen in het lab. Deze suggestie van de AI sprong eruit omdat er opvallend weinig lithium in zat: 70 procent minder dan vergelijkbare batterijen. In plaats daarvan stelde de AI het gebruik van meer natrium voor. Hoewel natriumbatterijen niet nieuw zijn, is de ontwikkeling ervan nog volop gaande. Het voorgestelde recept en verhouding van materialen waar de AI van Microsoft mee kwam was in die zin nog onontgonnen terrein. Snel proces Uiteindelijk ging het team van Baker aan de slag en bouwde een werkende lithium-natrium batterij. Hoewel de batterij wat minder presteerde op het gebied van geleiding dan batterijen met meer lithium, zeggen dat onderzoekers dat het ontwerp genoeg ruimte biedt voor verdere optimalisatie. De geringe beperkingen nemen de wetenschappers voor lief, gezien de enorme snelheid van enkele maanden waarmee de nieuwe batterij ontwikkeld werd. Lees ook: 'Zonnebloem' versus zonnepaneel: meer verkoeling leidt tot meer stroom'Zeewaterstof' levert waterstof, drinkwater, stroom, tafelzout en mineralen opKoken en douchen op bananenschillen dankzij Nederlandse vinding