Afrikaanse boeren die in staat zijn om hun eigen kunstmest te produceren uit alleen lucht. Bhaskar S. Patil brengt dit vooruitzicht dichterbij met een revolutionaire reactor die stikstof uit de atmosfeer omzet in NOx, de grondstof voor kunstmest. Zijn methode, in theorie, is tot vijf keer zo efficiënt als bestaande processen, waardoor boerderijen een kleinschalige installatie kunnen hebben zonder dat er grote investeringen nodig zijn. Hij promoveert op 10 mei aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).

De productie van een van de belangrijkste grondstoffen voor kunstmest, ammoniak (NH3) of stikstofoxide (NOx), is een zeer energie-intensief proces dat verantwoordelijk is voor ongeveer 2% van alle wereldwijde CO2-uitstoot. Echter, het is nauwelijks meer mogelijk om het energieverbruik via de huidige productieprocessen te verminderen, aangezien het theoretisch minimaal haalbare energieverbruik al min of meer is bereikt.

Twee soorten reactoren:

Dus zocht de Indiase promovendus Patil voor zijn promotieonderzoek naar alternatieve methoden om ammoniak en stikstofoxiden te produceren, twee typen reactoren bouwen, de Gliding Arc (GA) reactor en de Dielectric Barrier Discharge (DBD) reactor. In zijn experimenten bleek vooral de GA-reactor het meest geschikt om stikstofoxiden te produceren. In deze reactor is onder atmosferische druk, een plasma-front (een soort mini-bliksemschicht) glijdt tussen twee uit elkaar lopende metalen oppervlakken, beginnend met een kleine opening (2 mm) tot een breedte van 5 centimeter. Door deze uitzetting koelt het plasma af tot kamertemperatuur. Tijdens het traject van de 'bliksem', de stikstof (N2) en zuurstof (O2) moleculen reageren in de directe omgeving van het bliksemfront tot stikstofoxiden (NO en NO2).

Afrika

Patil optimaliseerde deze reactor en wist met een volume van 6 liter per minuut een energieverbruik van 2,8 MJ/mol te realiseren, een hele verbetering ten opzichte van de commercieel ontwikkelde methoden die ongeveer 0,5 MJ/mol gebruiken. Met het theoretische minimum van Patil's reactor, echter, dat veel lager is (0,1 MJ/mol), op termijn zou deze plasmatechniek een energiezuinig alternatief kunnen zijn voor de huidige energieverslindende ammoniak- en nitraatproductie. Bijkomend voordeel is dat de methode van Patil geen extra grondstoffen nodig heeft en de productie op kleine schaal kan worden opgewekt met hernieuwbare energie, waardoor zijn techniek bij uitstek geschikt is voor toepassing in afgelegen gebieden die geen toegang hebben tot elektriciteitsnetten, zoals delen van Afrika, bijvoorbeeld.

Groei van planten stimuleren

De Duitse Evonik Industries, die betrokken was bij dit onderzoeksproject, werkt momenteel aan de verdere ontwikkeling van de reactor. In aanvulling, een andere promovendus aan de TU/e ​​is begonnen deze technologie uit te werken tot concrete businesscases. Afgezien van gebruik op afgelegen boerderijen, deze techniek kan ook worden gebruikt om de groei van planten in kassen te stimuleren en om duurzame energie op te slaan in vloeibare brandstoffen.