Ammoniak? Nu de scheepvaart langzaamaan afscheid neemt van fossiele brandstoffen, liggen brandstofcellen die elektriciteit maken van groene waterstof toch meer voor de hand? De Zuid-Koreaanse scheepsbouwer Hyundai laat volgend jaar het eerste schip met waterstof­aandrijving al te water. Maar grootschalige invoering daarvan is op korte termijn niet te realiseren.

Bestaande diesel- of stookoliemotoren kunnen met enige aanpassing ook overweg met vloeibare ammoniak. Een pionier op dat gebied is de Australische mijnbouwmiljardair Andrew Forrest. Forrest heeft al locomotieven in gebruik met ammoniak als brandstof. En hij heeft aangekondigd in 2022 zijn eerste schip met ammoniakaandrijving in de vaart te nemen.

Hij is de enige niet. Wärtsila, een Finse bouwer van scheepsmotoren, werkt samen met een Noorse scheepswerf om een schip uit te rusten met een motor die draait op brandstof die voor 70 procent uit ammoniak bestaat.

Ook zijn nieuwe schepen al voorbereid op de overstap naar ammoniak als brandstof. Zo heeft de Griekse reder Avin International een tanker in gebruik die zonder grote aanpassingen kan varen op ammoniak. De motoren van autoschepen die China Merchants Heavy Industries uit Jiangsu in 2024 oplevert, zijn daar ook geschikt voor. „Dat maakt ammoniak interessant als het transitiebrandstof op weg naar een waterstofeconomie”, constateert Ad van Wijk, hoogleraar energietechnologie van TU Delft.

Tractormotor

Ammoniak is vooral zo veelbelovend als brandstof voor de scheepvaart omdat de infrastructuur voor ammoniak allang bestaat: voor de kunstmestindustrie. Vooral in de Verenigde Staten is dat het geval, zegt Van Wijk. „Daar lopen door het middenwesten leidingen met ammoniak. Boeren die ammoniak nodig hebben, tappen daaruit en sproeien het over hun land. En ze stoppen het spul zelfs in tractormotoren. Dieselmotoren kunnen met enige aanpassing prima lopen op ammoniak.”

Voor het klimaat is ammoniak als brandstof voor scheepsmotoren in plaats van fossiele brandstoffen een goed idee, vervolgt Van Wijk. „Maar voor de luchtvervuiling niet: er ontstaan stikstofoxiden.” Onder meer deze stikstofoxiden (NOx) zijn de reden dat op Nederlandse snelwegen overdag 100 kilometer per uur mag worden gereden, en dat de bouw van nieuwbouwwoningen aan banden ligt. „Je hebt dus een katalysator nodig om NOx uit de lucht te halen. Zo een als ook in de uitlaat van de auto zit, maar dan een maatje groter. Dat is wel duur, maar het is te doen.”

Brandstofcel

Ammoniak heeft een aantal voordelen. Het is gemakkelijk te maken door stikstof uit de lucht te laten reageren met waterstof. Het is eenvoudig te vervoeren. Bijkomend voordeel: in een liter ammoniak kan anderhalf tot twee keer meer energie worden opgeslagen dan in een liter waterstof. Dat is vergelijkbaar met een liter diesel. Het is ook gemakkelijk om te zetten in waterstof voor een brandstofcel (zie ”Ammoniak als energiedrager”).

Momenteel is het grootste deel van de ammoniakproductie niet groen. En in Nederland zou de productie van ammoniak een te groot beslag leggen op de beschikbare zonne- en windenergie. Van Wijk: „We moeten groene ammoniak gaan produceren op plekken met goedkope duurzame stroom, zoals Marokko of IJsland. Maar het zou ook in de Sahara kunnen. Die is twee keer zo groot als alle EU-landen en het Verenigd Koninkrijk samen, en er woont bijna niemand.”

Ammoniak is echter ook een gevaarlijke stof. Het is giftig. En de veiligheidsvoorschriften laten het niet toe om het zomaar in de publieke ruimte te gebruiken. „Dat de tractoren bij ons op ammoniak gaan rijden, lijkt me daarom een brug te ver”, meent Van Wijk.

Schiphol

De luchtvaart is een verhaal apart. Kleine toestellen kunnen worden uitgerust met accu’s, grote verkeersvliegtuigen zouden kunnen vliegen op waterstof. Maar er bestaat nog een optie. Het Britse bedrijf Reaction Engines heeft afgelopen week aangekondigd te werken aan een compacte ammoniakmotor. Die zou ook geschikt zijn voor vliegtuigen. Maar of de luchtvaart ook zal overstappen op ammoniak, weet de hoogleraar niet. „Het lijkt mij een stuk lastiger dan voor zeeschepen.”

Desgevraagd geeft Willemeike Koster, woordvoerder van Schiphol, aan dat ammoniak voor de luchthaven geen optie is. „Vergeleken met kerosine of waterstof heeft hetzelfde gewicht aan ammoniak een aanzienlijk lager vermogen om energie te leveren.” Schiphol investeert wel in waterstof, biobrandstof en synthetische brandstof als vervangers voor kerosine.

Rotterdam

Het internationale scheepvaartverkeer is momenteel verantwoordelijk voor ongeveer 2,6 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot. Samen blazen schepen in een jaar zo’n 1 miljard ton CO2 de lucht in. Ze leveren zo een belangrijke bijdrage aan de uitstoot van broeikasgassen.

Rederijen zijn zich daarom aan het oriënteren op ammoniak, stelt media-adviseur Cees Boon van het Havenbedrijf Rotterdam desgevraagd. „Voor andere schepen kan de keus op bijvoorbeeld methanol, of verder in de toekomst op waterstof vallen. Sommige schepen zullen zelfs beschikken over drie verschillende brandstoffen aan boord.”

Schepen die varen op ammoniak moeten voldoen aan internationale standaarden. „Ammoniak is in de scheepvaart geen onbekende stof. Maar een rederij moet er wel zeker van zijn dat hun schepen in de haven ammoniak kunnen bunkeren.”

De havens bereiden zich inmiddels voor op ammoniak als scheepsbrandstof. Van Wijk: „In 2024, 2025 zouden de eerste bunkerfaciliteiten voor ammoniakbrandstof gerealiseerd kunnen zijn.” Boon laat weten dat Rotterdam er nu nog niet klaar voor is. „Maar de eerste op ammoniak varende schepen zullen vanaf 2024, 2025 de Rotterdamse haven binnenlopen. En daarna zal dat aantal sterk toenemen.”

Havens zullen eisen moeten stellen aan de uitstoot van deze schepen. „Het gebruik van groene ammoniak zorgt ervoor dat er geen CO2 vrijkomt. Maar er ontstaan wel andere verbrandingsgassen. Hoeveel en wat is afhankelijk van de gekozen motortechniek en de nabehandeling van de uitlaatgassen”, vervolgt Boon.

In eerste instantie zal ammoniak stookolie en diesel vervangen in bestaande verbrandingsmotoren. In een latere fase worden brandstofcellen gebruikt om energie uit ammoniak te halen. „De voortstuwing van schepen zal gaan bestaan uit een palet van groen aardgas, methanol, ammoniak en waterstof.” Hoe die mix eruit zal gaan zien, weet Boon nog niet. Maar er mag dan geen sprake meer zijn van de uitstoot van verbrandingsgassen.”

Van Wijk vindt het wel belangrijk dat rederijen een beetje druk ervaren. „Anders komt het niet van de grond. We hebben net Glasgow gehad. We moeten echt een tandje bijzetten.” De hoogleraar ziet ook een grote rol weggelegd voor de Nederlandse overheid. „Die moet de regels stellen.”