Forskere udvikler en ny måde at beregne miljøpåvirkningen af ​​ammoniakproduktion

Har du nogensinde undret dig over kulstofpåvirkningen ved at dyrke din aftensmad? Forskere har netop fundet på en ny måde at beregne en del af det på.

En vigtig ingrediens i produktionen af ​​gødning til verdens fødevareproduktion bidrager ammoniak også væsentligt til verdens drivhusgasemissioner og fossile brændstoffer. For nylig har forskere ved det amerikanske energiministeriums (DOE) Argonne National Laboratory modelleret, hvor meget det ville koste at bruge mere miljøvenlige metoder, der udleder mindre kulstof til at producere ammoniak.

Ammoniak fremstilles hovedsageligt ved at reformere naturgas, en proces, der bidrager til de atmosfæriske emissioner af både kuldioxid og metan. "Det ultimative mål er at bruge vedvarende eller atomenergi og ren brint til at producere det i stedet," sagde Argonne seniorforsker Amgad Elgowainy.

Elgowainy og hans kolleger brugte Argonnes model for drivhusgasser, regulerede emissioner og energiforbrug i teknologier (GREET) til at estimere miljøpåvirkningen af ​​ammoniakproduktion fra forskellige energikilder. Derefter brugte de en teknoøkonomisk model til at se på omkostningerne ved to forskellige måder, hvorpå ammoniak kunne produceres mere bæredygtigt.

Den første måde undgår noget af kulstoffrigivelsen ved at fange en vis procent af det producerede kulstof og derefter lagre det i geologiske formationer. Denne teknologiske vej kan implementeres til relativt lave omkostninger, da de samlede omkostninger til at producere ammoniakken kun stiger med omkring 20%.

I den anden næsten nul-carbon-vej elektrolyseres vand for at producere brint, som derefter parres med nitrogen for at producere ammoniak. "Brug af vedvarende eller atomenergi til at spalte vand via elektrolyse giver os en måde at producere ammoniak på næsten uden kulstofpåvirkning," sagde Elgowainy. "Når det er sagt, er omkostningerne ved at gøre det i øjeblikket højere end kulstoffangstvejen."

Ifølge Elgowainy er der betydelig plads til omkostningsreduktion af elektrolyseteknologien, som i sidste ende kan gøre vandelektrolysevejen mere konkurrencedygtig. "Forskning på dette område kan ende med at ændre markedet markant, men det vil kræve investeringer i at udvikle og opskalere produktionen af ​​elektrolyseteknologierne," sagde han. "Med omkostningsreduktionen og effektivitetsforbedringer for at opfylde DOE's mål på $1/kg rent brint, kunne elektrolysevejen muliggøre en tæt på kulstoffri og overkommelig måde at producere ammoniak på."

Et papir baseret på undersøgelsen udkom i 13. maj-udgaven af ​​Green Chemistry . + Udforsk yderligere

Den nye alkymi inden for kulstofneutralitet:Forvandling af vand til ammoniak med kun vedvarende energi