Zeroemisyjny sposób wytwarzania amoniaku. Może zmienić oblicze rolnictwa i gospodarki wodorowej

Zeroemisyjny sposób wytwarzania amoniaku. Może zmienić oblicze rolnictwa i gospodarki wodorowej

Amoniak jest ważnym składnikiem nawozów sztucznych i urządzeń chłodniczych, jednak jego produkcja pozostawia ogromny ślad węglowy. Teraz naukowcy znaleźli sposób na uczynienie jej całkowicie neutralnej dla środowiska. Przyczyni się to do rozwoju gospodarki wodorowej, ponieważ amoniak postrzegany jest jako magazyn wodoru. 

Chemicy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii i Uniwersytetu w Sydney opracowali sposób wytwarzania “zielonego” amoniaku z powietrza, wody i energii elektrycznej pochodzącej z odnawialnych źródeł. Nowa metoda, w przeciwieństwie do obecnie używanej, nie wymaga wysokich temperatur, wysokiego ciśnienia i rozbudowanej infrastruktury. 

Metoda Habera i Boscha pochłaniała dużo energii

W artykule opublikowanym na łamach czasopisma “Energy and Environmental Science” autorzy stwierdzili, że synteza amoniaku była jednym z najważniejszych osiągnięć XX wieku. Amoniak znalazł zastosowanie w nawozach czterokrotnie zwiększających plony i uprawy. Umożliwiło to wyżywienie populacji, która wówczas zaczęła gwałtownie wzrastać. 

Produkcja amoniaku od początku była jednak energochłonna – wymagała temperatury wyższej niż 400°C i ciśnienia ponad 200 atm. A wszystko zasilane było paliwami kopalnymi. Ten tradycyjny sposób wytwarzania amoniaku nosi nazwę metody Habera i Boscha. 

Obecny sposób produkcji amoniaku metodą Habera-Boscha emituje więcej dwutlenku węgla niż jakakolwiek inna reakcja chemiczna – komentuje dr Emma Lovell, współautorka badań. – Produkcja amoniaku pochłania ok. 2% światowej energii i wytwarza 1% światowego dwutlenku węgla. 

Cel badań – tania i ekologiczna produkcja

Dr Lovell dodaje, że produkcja amoniaku jest scentralizowana, dlatego jego transport do innych miejsc pochłania jeszcze więcej energii. 

Celem badań było opracowanie sposobu na tanią produkcję i korzystającą z odnawialnych źródeł energii. Pozwoliłoby to na powstanie większej ilości mniejszych zakładów, zlokalizowanych w różnych miejscach. 

Nasza metoda nie korzysta z paliw kopalnych. Gdy technologia stanie się dostępna na szeroką skalę, można ją będzie wykorzystać nawet na miejscu. Zrezygnujemy wtedy z magazynowania i transportu amoniaku – mówi dr Lovell. – Przyniesie to korzyści nie tylko dla zdrowia planety, ale także dla społeczeństwa. 

Zielony amoniak z powietrza 

Od ponad dekady różni naukowcy próbowali przekształcić azot atmosferyczny (N2) bezpośrednio w amoniak przy użyciu elektryczności. Problem stanowiło silne potrójne wiązanie między atomami w cząsteczce azotu, przez które ciężko było je rozdzielić. 

Współautor badań dr Ali Jalili wyjaśnia, że jego zespół wykorzystał reaktor plazmowy do przekształcania powietrza w związek pośredni, w którym reaktywność cząsteczek azotu wzrasta. Pozwala to na przekształcanie azotu z atmosfery w amoniak, używając do tego elektryczności.

Nowa metoda rozwiąże problem magazynowania

Współautorka badań profesor Rose Amal twierdzi, że opracowana przez zespół “zielona” metoda produkcji amoniaku może rozwiązać problem magazynowania i transportu energii wodorowej. 

Wodór jest bardzo lekki, więc do jego magazynowania potrzeba wiele miejsca. W przeciwnym razie należy go skompresować lub upłynnić – wyjaśnia profesor Amal. 

Zdaniem Rose Amal, możliwe jest wykorzystanie elektronów z farm słonecznych do produkcji amoniaku i przetransportowanie go do innych krajów. Tam z kolei może zostać użyty jako paliwo lub z powrotem zostać przekształcony w wodór i azot. 

Zespół zamierza skomercjalizować swój pomysł. Planuje założenie spółki, aby przenieść swoją technologię ze skali laboratoryjnej na komercyjną praktykę.

Źródło: techxplore.com

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.