瑞典查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）周一（2 月 5 日）发布的一项研究显示，瞄准脱碳目标而以氨作为船用燃料可能会带来全新的问题。

在题为“船舶运营的变化如何影响无化石燃料的技术经济可行性和环境绩效？-一项生命周期研究”（How do variations in ship operation impact the techno-economic feasibility and environmental performance of fossil-free fuels?）的生命周期研究中，研究人员对电池和包括氨在内的三种电燃料进行了生命周期分析。

其中，富营养化（Eutrophication and )和酸化(Acidification）都属于相关的环境问题，并可以追溯到氨的使用以及笑气（一氧化二氮）的排放；笑气是一种具有强力效应的温室气体。

在寻找可行的无化石船用燃料的过程中，氨是最具潜力的替代品之一，并多年来已被推荐。氨 (NH3) 是一种无碳燃料，其优点在于它相比于氢气等具有更高的能量密度。它在标准条件下属于气体，但也可以相当容易地液化。然而，氨一个显着的缺点，就是电氨的生产需要高度能源密集条件（需要电力）。

此外，新研究表明，急于通过使用氨来消除航运业的碳排放可能会带来全新的问题。

查尔姆斯理工大学研究员、该论文的合著者Selma Brynolf表示：“虽然氨是无碳的，但它在发动机中的燃烧并非毫无温室气体排放。”

“针对氨的发动机测试显示了不同程度的笑气排放；作为一种具有强力效应的温室气体，笑气对全球变暖的影响是二氧化碳的 200 多倍。”

查尔姆斯理工大学机械与海事科学系博士生、该论文的主要作者 Fayas Malik Kanchiralla 表示：“改用氨可能带来的结果，尚缺乏更深入的风险分析。”

成本最低的替代方案存在环境问题

基于生命周期评估和生命周期成本评估，研究人员探讨了四种可再生能源载体、三种不同类型船舶的技术可行性、环境影响和经济可行性。被评估的能源载体包括通过电池产生的电力，以及三种电燃料：氢、甲醇和氨。同时，评估也包括这些能量载体与发动机和燃料电池的结合使用。

研究表明，在所研究的替代品中，氨和甲醇的成本最低。

“市场通常以成本为上，建立于这一点，电氨因其成本最低而让市场聚焦于它。如今，航运业已为这种燃料进行了大肆宣传。不过，就目前来看，如果我们为了解决化石燃料问题而转向使用氨，最终可能将会带来更多的问题。”Fayas Malik Kanchiralla 说道。

这是因为氨具有一系列环境缺点。其中，基于氨泄漏问题和笑气 (N2O) 等氮氧化物 (NOx) 的排放，将其用作燃料会影响空气和水质。Fayas Malik Kanchiralla 和他的同事强调，控制这类问题对在排放控制区域（例如波罗的海等敏感海洋区域）运营的船舶来说很重要。

电燃料是用电力生产的合成燃料，在这个过程中，富含能量的分子由其他分子制成。当这些燃料以可再生电力生产时，它们被定义为“绿色”燃料。 但研究表明，所有三种绿色电制燃料在人体毒性和矿物、金属等资源的使用以及水的使用方面，都相对于传统燃料会对环境产生更大的影响。

富营养化和酸化风险

氨的使用会带来巨大的毒性挑战和风险；尽管，这些挑战和风险是可控的，却会增加所需安全系统的复杂性。同时，这可能会限制燃料的使用仅限于深海货船。

“富营养化和酸化等环境问题可以追溯到氨的使用。”Fayas Malik Kanchiralla 说道。

“总结而言，绿色氨是一种无化石且相对清洁的燃料，但是，对于整体环境而言，它或许还不够绿色。因此，在采用这种燃料进行运输之前，仍需要对氨和相关氮化合物的排放进行更多的风险评估。”

该研究也表明，要找到一种既适用于所有类型船舶又能够实现航运温室气体减排目标，且相对简单的非化石燃料解决方案非常困难。从环境和经济方面评估航运业不同的燃料选择是一项复杂的工作，同时，在为各种类型的船舶和运营模式制定气候战略时需要考虑多个因素。

Fayas Malik Kanchiralla 表示：“从生命周期的角度来看，不同类型的船舶将需要不同类型的脱碳解决方案。可以说，这当中没有灵丹妙药。因此，我们仍需要进行更多的研究和更多的生命周期分析。”

注：题为“船舶运营的变化如何影响无化石燃料的技术经济可行性和环境绩效？-一项生命周期研究”论文可以在此处查询。

照片来源：Unsplash的Chris Pagan
发布日期：2024 年 2 月 6 日