Forskere identificerer ny proces til fremstilling af ammoniak med et meget mindre kulstofaftryk

Ammoniak er det næstmest almindeligt producerede kemikalie i verden og en vigtig bestanddel af de fleste gødninger, men de nuværende industrielle processer til at få ammoniak til at producere flere millioner tons kuldioxid - en potent drivhusgas - hvert år.

Nu, forskere ledet af Meenesh Singh, assisterende professor i kemiteknik ved University of Illinois Chicago College of Engineering, beskrive en ny proces til fremstilling af ammoniak med et potentielt meget lavere CO2-fodaftryk. De rapporterer deres resultater i journalen ACS katalyse .

Nitrogengas er en af ​​de komponenter, der bruges til at fremstille ammoniak, men fordi nitrogenbindinger i nitrogengas er meget stabile, der skal meget energi til for at bryde dem, så nitrogenet kan binde sig til brint for at producere ammoniak.

"Nuværende metoder til at fremstille ammoniak ud fra nitrogen er meget energikrævende og kræver afbrænding af fossile brændstoffer for at generere enorme mængder varme, og dette producerer en masse drivhusgas som et biprodukt, " sagde Singh.

Singh og kolleger har udviklet en ny metode til fremstilling af ammoniak, der er afhængig af brugen af ​​en mesh -skærm belagt med kobber - en katalysator, der hjælper med at binde nitrogen til brint til fremstilling af ammoniak. Elektrificeringen af ​​skærmen er med til at drive reaktionerne.

Ren nitrogengas skubbes gennem skærmen og interagerer derefter med vand, som giver brinten. Selvom Singhs proces bruger lignende mængder energi sammenlignet med den traditionelle proces, det kræver langt mindre fossile brændstoffer end traditionelle metoder – lige nok til at elektrificere skærmen. "Elektriciteten kan komme fra sol- eller vindenergi, hvilket virkelig ville gøre en kæmpe forskel for at reducere drivhusgasemissionerne, " sagde Singh. "Selv moderne el-genererende kraftværker er yderst effektive, og hvis nettet drives konventionelt, vores proces bruger stadig mindre fossile brændstoffer og genererer mindre skadelige drivhusgasser end konventionel ammoniakproduktion. "

I øjeblikket, Singhs proces producerer 20 % ammoniak og 80 % brintgas. "Vi håber at øge produktionen af ​​ammoniak, men vores tidlige bestræbelser indtil nu er lovende, og besparelserne i kulstofemissionerne er stadig betydelige, hvis du skulle opskalere vores proces til at producere store mængder ammoniak, "Sagde Singh.

Et foreløbigt patent på den nye proces er blevet indgivet af UIC Office of Technology Management.

Singhs gruppe ser nu på at bruge luft - i stedet for renset nitrogengas - som en kilde til nitrogen til at producere ammoniak ved hjælp af deres unikke metode. "Brug af luft ville give os endnu flere besparelser, når det kommer til drivhusgasser, fordi vi bruger let tilgængelig luft i stedet for nitrogengas, som skal renses og aftappes."