At producere gødning fra luft kan være fem gange så effektivt

Afrikanske landmænd, der er i stand til at producere deres egen gødning kun ud fra luft. Bhaskar S. Patil bringer denne udsigt tættere på med en revolutionær reaktor, der skjuler nitrogen fra atmosfæren til NOx, råvaren til gødning. Hans metode, i teorien, er op til fem gange så effektiv som eksisterende processer, gør det muligt for gårde at have en lille installation uden behov for en stor investering. Han modtager sin doktorgrad den 10. maj ved Eindhoven University of Technology (TU/e).

Produktion af et af de vigtigste råmaterialer til gødning, ammoniak (NH3) eller nitrogenoxid (NOx), er en meget energikrævende proces, der er ansvarlig for omkring 2 % af alle globale CO2-udledninger. Imidlertid, det er næppe længere muligt at reducere energiforbruget via de nuværende produktionsprocesser, da det teoretisk minimale mulige energiforbrug allerede er nået mere eller mindre.

To typer reaktorer

Så den indiske ph.d.-kandidat Patil søgte alternative metoder til at producere ammoniak og nitrogenoxider til sin ph.d.-forskning, bygge to typer reaktorer, Gliding Arc (GA) reaktoren og Dilectric Barrier Discharge (DBD) reaktoren. I hans eksperimenter så især GA-reaktoren ud til at være den mest egnede til at producere nitrogenoxider. I denne reaktor, under atmosfærisk tryk, en plasmafront (en slags minilyn) glider mellem to divergerende metaloverflader, startende med en lille åbning (2 mm) til en bredde på 5 centimeter. Denne ekspansion får plasmaet til at afkøle til stuetemperatur. Under 'lynets' bane, nitrogen (N2) og oxygen (O2) molekylerne reagerer i umiddelbar nærhed af lynfronten til nitrogenoxider (NO og NO2).

Afrika

Patil optimerede denne reaktor og formåede med et volumen på 6 liter i minuttet at opnå et energiforbrug på 2,8 MJ/mol, noget af en forbedring i forhold til de kommercielt udviklede metoder, der bruger ca. 0,5 MJ/mol. Med det teoretiske minimum af Patils reaktor, imidlertid, er så meget lavere (0,1 MJ/mol), På længere sigt kan denne plasmateknik være et energieffektivt alternativ til den nuværende energislugende ammoniak- og nitratproduktion. En ekstra fordel er, at Patils metode ikke kræver ekstra råvarer, og produktionen kan genereres i lille skala ved hjælp af vedvarende energi, gør hans teknik ideel til anvendelse i fjerntliggende områder, der ikke har adgang til elnet, såsom dele af Afrika, for eksempel.

Stimulering af vækst af planter

Den tyske Evonik Industries, hvem var involveret i dette forskningsprojekt, arbejder lige nu på videreudviklingen af ​​reaktoren. Ud over, endnu en ph.d.-studerende på TU/e ​​er begyndt at udbygge denne teknologi til en konkret business case. Udover brug på fjerntliggende gårde, denne teknik kan også bruges til at stimulere væksten af ​​planter i drivhuse og til at lagre bæredygtig energi i flydende brændstoffer.