Ammoniak som fartygsbränsle kan ge nya problem

Under senare år har ammoniak seglat upp som ett starkt alternativ till fossila bränslen inom sjöfartsbranschen. Ammoniak innehåller inget kol och har en högre energitäthet än till exempel vätgas. Det är också ganska enkelt att omvandla ammoniak från gas till flytande form.

En nackdel är att tillverkningen av så kallad elektro-ammoniak är mycket energikrävande. Nu visar dessutom en ny studie att en alltför snabb övergång till ammoniak för att bli av med koldioxidutsläppen kan skapa nya problem.

Trots att ammoniak är fritt från kol är dess förbränning i motorer inte fri från utsläpp av växthusgaser.

– Förbränningstester har visat på varierande mängder utsläpp av lustgas, en mycket potent växthusgas med en uppvärmningseffekt som är mer än 200 gånger högre än effekten av koldioxid, säger forskaren Selma Brynolf vid Chalmers tekniska högskola.

Fyra gröna bränslen studerades

I en studie har forskarna gjort livscykelanalyser och livscykelkostnader för att utvärdera teknisk lönsamhet, miljöpåverkan och kostnader för fyra typer av förnybara energibärare till tre olika fartygstyper. I undersökningen ingick el via batterier samt elektrobränslena vätgas, metanol och ammoniak. De analyserades i kombination med både förbränningsmotorer och bränsleceller.

Studien visar att de tre gröna elektrobränslena har en högre miljöpåverkan än traditionella bränslen när det gäller giftighet för människor, användning av resurser som mineraler och metaller samt vattenanvändning.

Ammoniak i tanken billigast

Ammoniak och metanol hade däremot lägst kostnad.

– Marknaden styrs vanligtvis av kostnader, och eftersom elektro-ammoniak har den lägsta kostnaden så siktar marknaden in sig på det. Idag finns det en hype kring det här bränslet inom sjöfarten. Men om, och när, vi går över till ammoniak så är det för att lösa problemet med att använda fossila bränslen, och i nuläget verkar det som att vi i stället kan skapa fler problem, säger forskaren Fayas Malik Kanchiralla vid Chalmers.

Detta beror på att ammoniak har en rad miljömässiga nackdelar. Som bränsle kan det  påverka luft- och vattenkvaliteten på grund av läckage av ammoniak och utsläpp av kväveoxider, till exempel lustgas.

Övergödning och försurning

Användningen av ammoniak är även förknippad med betydande utmaningar och risker när det gäller giftighet. Detta går att hantera, menar forskarna, men skulle kräva komplexa  säkerhetssystem. Det kan innebära att användningen av ammoniak som bränsle begränsas till oceangående fartyg.

– Bland de miljöproblem som kan kopplas till användning av ammoniak finns övergödning och försurning. Sammanfattningsvis kan man säga att även om grön ammoniak är ett fossilfritt och relativt rent bränsle så är det förmodligen inte tillräckligt grönt för miljön som helhet, säger Fayas Malik Kanchiralla och fortsätter:

– Det behövs mer riskbedömningar kring utsläpp av ammoniak, och de relaterade kväveföreningarna, innan bränslet kan börja användas inom sjöfarten, säger han.

Vetenskaplig studie:

How do variations in ship operation impact the techno-economic feasibility and environmental performance of fossil-free fuels? Applied Energy.

Kontakt:

Fayas Malik Kanchiralla, doktorand vid institutionen för mekanik och maritima vetenskaper, Chalmers tekniska högskola, fayas.kanchiralla@chalmers.se

Selma Brynolf, forskare vid institutionen för mekanik och maritima vetenskaper, Chalmers tekniska högskola, selma.brynolf@chalmers.se