Innsýn í efni til orkuskipta – Fróðleikur um orkumál og orkuskipti – 9. hluti

Ýmis frumefni og efnasambönd eiga við orkuskipti. Hvað er skylt með vetni og ammoníaki?

Vetni

Vetni (H) er einfaldasta og léttasta frumefni alheimsins (um 75% alls efnis sem sjá má). Tvær vetnisfrumeindir mynda sameind (mólikúl) og þannig er efnið að finna í náttúru jarðar á loftkenndu formi (sem gas). Vetni er einnig í fjölda sameinda með öðrum frumefnum, t.d í vatni með súrefni (O) eða með kolefni (C) sem metan og sem flókin blanda af sameindum með kolefni og vetni sem óhreinsuð jarðolía. Vetni má framleiða t.d. úr jarðgasi eða vatni. Í því tilviki er vatn klofið í vetni og súrefni með raforku (kallast rafgreining) og vetninu safnað á geymi. Vegna umhverfisverndar er mikilvægt að raforkan sé framleidd með vistvænum hætti. Vetni er lit- og lyktarlaust, mjög eldfimt og hættulegt lífverum.

Ammoníak

Ammoníak er gulbrún og biturlega súr lofttegund. Hún er efnasamband vetnis (H) og niturs (N). Gasið er kæfandi og eitrað. Ammoníak hefur verið framleitt m.a. til áburðarframleiðslu. Þá er nitur unnið úr andrúmsloftinu og bundið vetni sem búið er til dæmis með rafgreiningu vatns eins og gert var í Áburðarverksmiðjunni.

Víðar er ammoníak þó framleitt með bruna metans sem losar vetnið (um leið myndast koldíoxíð – koltvíildi) sem unnt er að tengja við nitur. Ammoníak er nothæfur vetnisberi fyrr vetnisvélar vegna þess að unnt er að kljúfa efnið í vetni, til nota á vélina, og nitur sem skilað er út í loftið, þaðan sem það var unnið.

Alkóhól

Alkóhól eru efnahópur samsettur úr vetni, kolefni og súrefni. Þekkust eru metanól (tréspíri) og etanól (vínandi). Báðar tegundirnar eru rokgjarnar, eldfimar og eitraðar en metanólið sýnu verra (einnig blandað). Etanól (ásamt vatni) er vímugjafi áfengra drykkja, algengast á bilinu um 4% til 60% að stykleika. Alkóhóli er blandað í jarðefnaeldsneyti (3 til 5%, sums staðar meira) til þess að minnka umhverfisáhrif útblásturs. Vélar geta gengið á alls konar blöndum alkóhóls og annarra efna og á hreinu alkóhóli.

Metanól er t.d. framleitt úr metani í jarðgasi eða úr koldíoxíði sem er fylgigas vinnslu á háhitasvæðum (sbr. framleiðslu Carbon Recycling í Svartsengi). Etanól er t.d. framleitt úr gerjuðum sykurtegundum en líka er unnt að nota hitakærar örverur og plöntulífmassa (sbr. verkefni við Háskólann á Akureyri).

Lífeldsneyti

Repjuolía og sojabaunaolía eru dæmigert lífeldsneyti og fyrrnefnda tegundin er framleidd í smáum stíl á Íslandi (repjufræ pressuð og olían hreinsuð). Fita úr plöntum eða dýrum er grunnur lífeldsneytisolíu (sbr. unnið eldsneyti úr húsdýrafitu eða lýsi) en alkóhól eða skyld efni þarf til framleiðslu sumra tegunda hennar.

Lífdísli er gjarnan blandað í dísilolíu en hann er líka notaður hreinn og er orkuinnihald hans heldur lægra en dísilolíunnar.

Metan

Metan eða hauggas (samband vetnis og kolefnis) verður m.a. til við rotnun lífrænna leifa. Þjappað og hreinsað metan úr úrgangshaugum (landfyllingum) er nýtt víða um lönd sem vélaeldsneyti. Einng er metan framleitt í þessu skyni úr jarðgasi og líka úr koldíoxíði (koltvíildi) sem losnar við málmframleiðslu (t.d. á áli) eða finnst í eldfjallagasi í útblæstri háhitavirkjana. Mikið af metan er bundið í sífrera á heimskautasvæðum og í háfjöllum. Metan er mjög virkt gróðurhúsagas.