Ammoniumsulfaatti: Yliarvostamaton typpi- ja rikkiä sisältävä lannoite, joka luo uutta arvoa FGD-järjestelmille

Useita vuosikymmeniä typen, fosforin ja kaliumin merkitystä kasvien ravitsemuksessa on keskusteltu paljon. Rikki on vaikuttanut kasvien kasvuun olennaisesti, mutta siihen ei ole usein kiinnitetty yhtä paljon huomiota.

Tilanne muuttuu, kun maataloustuottajat kiinnittävät yhä tarkempaa huomiota maaperän ravinteiden tasapainoon ja sadon laatuun. Rikkiä tarvitaan proteiinien synteesiin ja muihin tärkeisiin kasvien prosesseihin. Jos rikin saatavuus on riittämätön, kasvit voivat kasvaa heikommin, tuottaa vähemmän tai niiden tuotteiden laatu voi laskea.

Tämä luo mahdollisuuden ammoniumsulfaatille. Koska se on lannoite, joka toimittaa sekä typpeä että rikkiä, se yhdistää maatalouden ravinteiden kysynnän teolliseen tuotteeseen, joka voidaan saada takaisin ammoniakkipohjaisella savukaasujen rikkidioksidin poistolla.

Teollisuuslaitosten arvioinnissa ammoniakin rikkipoisto , tämä yhteys on merkityksellinen. Prosessin arvo ei rajoitu pelkästään rikkidioksidin poistamiseen; siihen voi kuulua myös tuotteen talteenotto, jolla on jo vakiintunut paikkansa lannoitealalla.

1. Miksi rikki on tärkeää kasvien ravitsemuksessa

Rikki on kasvien välttämätön ravinteita, joka osallistuu proteiinien muodostumiseen ja muihin aineenvaihduntaprosesseihin. Se on erityisen tärkeä kasveille, joilla on suhteellisen korkea rikin tarve, kuten rapsille, hernekasveille, sipulille, valkosipulille ja joillekin muille vihanneksille.

Kun maaperä ei pysty toimittamaan riittävästi rikkiä, lannoitteen käyttö voi auttaa korjaamaan puutteen. Soviva tuote ja käyttömäärä riippuvat maaperän olosuhteista, kasvin vaatimuksista, ilmastosta ja olemassa olevasta ravinteiden hallintasuunnitelmasta.

Ammoniumsulfaatti tarjoaa kaksi ravinteita yhdessä tuotteessa:

• Happi: tukee kasvin kasvua ja edistää kasvien proteiinien muodostumista.

• Rikki: toimittaa rikkiä sulfaattimuodossa, jonka kasvit voivat ottaa suoraan talteen.

Tämä yhdistelmä voi olla hyödyllinen silloin, kun molempia ravinteita tarvitaan. Lannoitteen valinta tulisi kuitenkin aina perustua maaperän analyysituloksiin ja kasvilajikohtaisiin suosituksiin eikä oletukseen, että jokainen pelto tarvitsee lisärikkiä.

2. Mikä tekee ammoniumsulfaatista erilaisen?

Ammoniumsulfaatti on vedenliukoinen lannoite, joka sisältää noin 20,5 prosenttia typpeä ja yli 24 prosenttia rikkiä lähteenmateriaalissa kuvatun koostumuksen mukaan.

Sen rikki on muodossa sulfaattia. Ei-kuten alkuaineena oleva rikki, joka yleensä vaatii mikrobisen hapettumisen ennen kuin se muuttuu kasvien käytettäväksi, sulfaatti voidaan ottaa suoraan kasvien juurten kautta.

Tämä tekee ammoniumsulfaatista käytännöllisen rikin lähteen, kun kasvit tarvitsevat nopeasti saatavilla olevia ravinteita kasvukauden aikana.

Sitä voidaan myös käyttää ravinteiden hallinnassa empiä maaperiä, vaikka kokonaisvaikutus riippuu maaperän kemiallisesta koostumuksesta, sovellettavasta annoksesta ja pitkäaikaisista hoitotavoista.

Tärkein pointti on, että ammoniumsulfaattia ei tulisi pitää pelkkänä typpilannoitteena. Sen yhdistetty typpi- ja rikkipitoisuus voi tehdä siitä hyödyllisen vaihtoehdon kahden ravinteen tarpeen täyttämiseen samanaikaisesti.

3. Maataloudellinen kysyntä antaa tuotteelle markkinaperustan

Ammoniumsulfaatin markkinoita tukevat lannoitteiden kysyntä, ei pelkästään ympäristöasetukset.

Lähteessä annettujen lukujen mukaan Kiinan ammoniumsulfaatin tuotanto saavutti noin 23,6 miljoonaa tonnia vuonna 2025, ja maatalouskäyttö muodosti yli 70 % kulutuksesta. Lähde ilmoittaa myös, että Kiinan vienti kasvoi 10,65 miljoonasta tonnista vuonna 2021 21,36 miljoonaan tonniin vuonna 2025.

Nämä luvut viittaavat vakiintuneeseen toimitusketjuun, johon kuuluvat lannoitevalmistajat, jakelijat ja kansainväliset ostajat. Lähde mainitsee Brasiliassa, Vietnamissa, Myanmarissa, Indonesiassa ja Turkissa tärkeitä vientimaita.

Teollisuuden tuottajille vakiintunut markkina voi parantaa mahdollisuuksia saada takaisin arvoa savukaasun käsittelyn aikana syntyvästä ammoniumsulfaatista.

Siltä huolimatta markkinoille pääsy ei ole automaattista. Tuotespesifikaatiot, epäpuhtaudet, kosteusprosentti, kuljetuskulut, paikalliset lannoitetaselainsäädökset ja ostajien vaatimukset vaikuttavat kaikki kaupallisesti arvoon.

Teknisesti onnistunut talteenottoprosessi vaatii siksi johdonmukaista tuotelaatua ja toimivan tavan saada tuote markkinoille.

4. Kuinka ammoniakkidesulfurointi tuottaa ammoniumsulfaattia

Ammoniakkipohjaisessa savukaasujen rikkidioksidin poistojärjestelmässä (FGD) ammoniakkia käytetään rikkidioksidin absorbointiin teollisista savukaasuista. Tämän kemiallisen prosessin tuloksena syntyy ammoniumsulfaattia, joka voidaan talteenottaa lisäkäyttöön.

Tämä muodostaa erilaisen sivutuotepolun verrattuna perinteiseen kalkkikivi-gipsidesulfurointiin.

Kalkkikivi-gipsidesulfurointijärjestelmässä pääsivutuote on gipsi. Sen myynti, uudelleenkäyttö tai hävitys riippuvat sen laadusta ja paikallisista markkinoiden olosuhteista.

Ammoniakkidesulfuroinnissa savukaasuista poistettu rikki voi sen sijaan muodostua osaksi lannoitetuotetta.

Lähteen mukaan noin kaksi tonnia ammoniumsulfaattia voidaan tuottaa jokaista poistettua tonnia rikkidioksidia kohden. Todelliset saannot riippuvat prosessin kemiallisesta reaktiosta, käyttöolosuhteista, tuotteen erottamisesta ja järjestelmän kokonaismateriaalitasapainosta.

Talousmerkitys on suoraviivainen: kun talteen otettu ammoniumsulfaatti täyttää vaaditut vaatimukset ja sitä voidaan myydä tai käyttää, sivutuotevirta voi muodostua tulojen lähteeksi eikä ainoastaan jätehuollon vastuulla.

5. Tuotteen laatu määrittää, synnyttääkö talteenotto arvoa

Kaikki ammoniumsulfaattivirrat eivät ole automaattisesti soveltuvia maataloudelliseen käyttöön. Tuotteen laadun on oltava hallinnassa koko desulfurointi- ja talteenottoprosessin ajan.

Tärkeitä parametrejä voivat olla typpipitoisuus, kosteus, vapaan hapen määrä, epäpuhtaukset, hiukkasten ominaisuudet ja noudattaminen sovellettavia lannoitestandardeja.

Lähteenmateriaali viittaa GB/T 535-2020 -standardiin, joka on kiinalainen standardi rikkihappoammoniumille, ja kuvaa teollisuustuotetta, jota käytetään raaka-aineena yhdistelmälannoitteiden valmistuksessa.

Ammoniakin desulfurointihankkeessa tavoitteena pitäisi olla talteenottoprosessin suunnittelu niin, että se vastaa tarkoitettua tuotteen määrittelyä. Tähän kuuluu kiteytymisen, erotuksen, kuivauksen, varastoinnin ja käsittelyn vaatimusten arviointi.

Vakaa laatu on olennaisen tärkeää lannoitemuokkaajien ja muiden alapuolella toimivien käyttäjien kanssa rakennettavien pitkäaikaisten suhteiden luomiseksi.

6. Kalsium-ammoniakkimuunnos yhdistää päästöjen hallinnan resurssien talteenoton kanssa

Kalkkikiven perusteisissa FGD-järjestelmissä toimiville voimalaitoksille kalsium-ammoniakkimuunnos voi tarjota vaihtoehtoisen sivutuotestrategian.

Muunnoksen toteuttamismahdollisuus riippuu olemassa olevasta tornista, prosessin asettelusta, savukaasujen ominaisuuksista, saatavilla olevasta tilasta ja vaadittavista muutoksista. Tarkka tekninen arviointi on välttämätön, jotta voidaan määrittää, mitä laitteita voidaan käyttää uudelleen ja mitkä uudet prosessiosiot ovat tarpeen.

MirShine Groupin kalsium-ammoniakkimuunnosteknologia on tarkoitettu yhdistämään rikkidioksidin poisto ja ammoniumsulfaatin talteenotto. Yrityksen tiedotusten mukaan sen prosessi saavuttaa rikkidioksidin poistotehokkuuden yli 99,5 % ja ammoniakin talteenottoprosentin vähintään 99 % ilmoitetuissa olosuhteissa.

Nämä luvut on arvioitava suhteessa suunnitteluperusteisiin ja varmistettava projektikohtaisella suorituskyvyn testauksella. Kasvihuoneiden käyttäjien laajemmassa arvioinnissa on otettava huomioon myös energiankulutus, reagenssikustannukset, huolto, tuotteen laatu, jätevesien hallinta sekä alapuolisten myyntien taloudellisuus.

Tavoitteena ei ole pelkästään vaihtaa rikkidioksidin poistoon käytettävää absorbointiainetta. Tavoitteena on arvioida, pystyykö koko järjestelmä tarjoamaan luotettavaa päästöjen hallintaa samalla kun siitä saadaan hyödyllinen tuote.

7. Saastumisen torjunnasta kierrätyspohjaiseen resurssimalliin

Ympäristölaitteita on perinteisesti arvioitu sen perusteella, kuinka hyvin ne täyttävät päästörajoitukset. Nykyään käyttäjät tarkastelevat myös sitä, miten puhdistusprosessit vaikuttavat resurssien käyttöön, käyttökustannuksiin ja sivutuotteiden käsittelyyn.

Ammiakin rikkidioksidin poistoon tarjoaa mahdollisuuden yhdistää nämä tavoitteet.

Rikkidioksidi poistetaan teollisesta savukaasusta, ja talteen otettu rikki voidaan tuoda lannoitteiden toimitusketjuun muodossa ammoniumsulfaatti. Kun prosessi on hyvin suunniteltu ja tuotteella on kannattava markkina, tämä lähestymistapa voi tukea teollisen saastumisen torjuntaa resurssikeskeisemmällä tavalla.

Teollisuusyrityksille, jotka harkitsevat rikkidioksidin poistoa parantavaa FGD-päivitystä, kyse ei ole ainoastaan siitä, kuinka tehokkaasti rikkidioksidia voidaan poistaa. Kyse on myös siitä, täyttääkö talteen otettu materiaali markkinoiden vaatimukset ja tuottaako se arvoa koko järjestelmän käyttöiän ajan.

Ammoniumsulfaatti on enemmän kuin rikkidioksidin poistosta syntyvä sivutuote. Luotettavan talteenoton ja johdonmukaisen laadun varmistamalla se voi yhdistää teollisuuden päästöjen hallinnan maatalouden käytännöllisiin tarpeisiin.