Verdens første opdagelse kan give næring til den nye grønne ammoniakøkonomi

I en verdensnyhed, Monash University-forskere har udviklet en ny, miljøvenlig proces, der kan drive den fremtidige produktion af grøn ammoniak.

Ammoniak (NH ₃ ) er en globalt vigtig råvare til gødningsproduktion for at hjælpe med at opretholde fødevareproduktionen. Det produceres i øjeblikket via en metalkatalyseret reaktion mellem nitrogengas og brint fra naturgas, ved hjælp af en etableret teknologi kendt som Haber-Bosch-processen.

Produktionen af ​​hvert ton ammoniak bidrager til udledningen af ​​omkring 1,9 tons kuldioxid, og tegner sig for omkring 1,8 procent af de globale kulstofemissioner.

Et hold af Monash University-forskere, ledet af professor Doug MacFarlane, Dr. Bryan Suryanto og Dr. Alexandr Simonov, har opdaget en proces baseret på phosphoniumsalte, der repræsenterer et gennembrud i at overvinde dette kulstoftunge problem.

Forskningen, offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Videnskab , frigør potentialet til at producere ammoniak og gødning fra vedvarende energi i reaktorer, så lille som et køleskab, som kunne udrulles på det enkelte landbrugs- eller samfundsniveau.

Direkte, Kulstoffri ammoniaksyntesemetoder, der i øjeblikket undersøges, omfatter den elektrokemiske nitrogenreduktionsreaktion, som kan producere ammoniak ved stuetemperatur og tryk fra kun luft, vand og vedvarende energi.

Men tidligere forsøg på at få dette til at virke har tidligere kun været i stand til at påvise meget små mængder ammoniak, delvist på grund af behovet for "opofrende" kilder til protoner, sagde Dr. Suryanto fra Monash School of Chemistry.

"I vores undersøgelse, vi har fundet ud af, at et phosphoniumsalt kan bruges som en 'proton-shuttle' for at løse denne begrænsning, " sagde Dr. Suryanto.

"I 2019 den samlede globale produktion af ammoniak nåede 150 millioner tons om året, hvilket gør det til den næstmest producerede kemiske vare i verden. Med stigende global befolkning, efterspørgslen efter ammoniak vil nå op på 350 millioner tons om året i 2050. Yderligere vækst i efterspørgslen efter ammoniak forventes på grund af den stigende interesse for dets anvendelse som energibærer eller brændstof.

"Haber-Bosch-processen, der i øjeblikket bruges til at fremstille ammoniak, er ekstremt kulstofintensiv. Desuden, det kræver også høje temperaturer og tryk og kan kun opnås i store reaktorer i store industrianlæg.

"Vores undersøgelse har givet os mulighed for at producere ammoniak ved stuetemperatur ved høj, praktiske priser og effektivitet."

Professor MacFarlane, en internationalt kendt kemiker, mener, at brugen af ​​CO2-neutrale produktionsteknologier også kan se ammoniak brugt som brændstof og erstatte fossile brændstoffer i 2050.

Ammoniak anses allerede bredt for at være det ideelle kulstoffri brændstof til international skibsfart i fremtiden, et marked, der forventes at være mere end 150 milliarder USD værd i 2025.

"Den teknologi, vi har udviklet, åbner også op for en bred vifte af muligheder for fremtidig skalering til meget store produktionsfaciliteter til eksport, knyttet til dedikerede sol- og vindmølleparker, " sagde professor MacFarlane.

"Disse kunne placeres på ideelle steder, der genererer vedvarende energi, såsom de nordlige områder af det vestlige Australien.

"Vores opdagelser er blevet licenseret til en ny Monash spin-out kaldet Jupiter Ionics P/L, som vil skalere processen op for at demonstrere drift i kommercielle applikationer."

Monash University, dekan for det naturvidenskabelige fakultet, Professor Jordan Nash, sagde, at undersøgelsen repræsenterede et stort bidrag til udviklingen af ​​et bæredygtigt brændstof til fremtiden.

"Jeg roser det fremragende arbejde fra vores forskere i verdensklasse, hvis opdagelser vil hjælpe Australien med at positionere sig som førende inden for ammoniakøkonomien, " han sagde.