Ammoniak is de op één na meest geproduceerde chemische stof ter wereld en een belangrijk bestanddeel van de meeste meststoffen, maar de huidige industriële processen om ammoniak te maken produceren elk jaar enkele miljoenen tonnen koolstofdioxide - een krachtig broeikasgas.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers onder leiding van Meenesh Singh, assistent-professor chemische technologie aan de University of Illinois Chicago College of Engineering, een nieuw proces beschrijven om ammoniak te produceren met een mogelijk veel lagere CO2-voetafdruk. Ze rapporteren hun bevindingen in het tijdschrift ACS Katalyse .

Stikstofgas is een van de componenten die worden gebruikt om ammoniak te maken, maar omdat stikstofbindingen in stikstofgas zeer stabiel zijn, er is veel energie nodig om ze te breken, zodat de stikstof kan binden aan waterstof om ammoniak te produceren.

"De huidige methoden om ammoniak te maken uit stikstof zijn zeer energie-intensief en vereisen de verbranding van fossiele brandstoffen om enorme hoeveelheden warmte te genereren, en dit produceert veel broeikasgas als bijproduct, " zei Singh.

Singh en collega's hebben een nieuwe methode ontwikkeld om ammoniak te produceren die gebaseerd is op het gebruik van een gaaszeef gecoat in koper - een katalysator die helpt stikstof aan waterstof te binden om ammoniak te maken. De elektrificatie van het scherm helpt de reacties te stimuleren.

Zuiver stikstofgas wordt door het scherm geduwd en interageert vervolgens met water, die de waterstof levert. Hoewel Singh's proces vergelijkbare hoeveelheden energie gebruikt als het traditionele proces, het vereist veel minder fossiele brandstoffen dan traditionele methoden - net genoeg om het scherm te elektrificeren. "De elektriciteit kan komen van zonne- of windenergie, wat echt een enorm verschil zou maken bij het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen, ", zei Singh. "Zelfs moderne elektriciteitscentrales zijn zeer efficiënt, en als het net conventioneel wordt gevoed, ons proces gebruikt nog steeds minder fossiele brandstoffen en genereert minder schadelijke broeikasgassen dan conventionele ammoniakproductie."

Momenteel, Het proces van Singh produceert 20% ammoniak en 80% waterstofgas. "We hopen de productie van ammoniak te verhogen, maar onze eerste inspanningen tot nu toe zijn veelbelovend, en de besparingen in de CO2-uitstoot zijn nog steeds aanzienlijk als je ons proces zou opschalen om grote hoeveelheden ammoniak te produceren, ' zei Singh.

Een voorlopig patent voor het nieuwe proces is ingediend door het UIC Office of Technology Management.

Singh's groep kijkt nu naar het gebruik van lucht - in plaats van gezuiverd stikstofgas - als stikstofbron voor de productie van ammoniak met behulp van hun unieke methode. "Het gebruik van lucht zou ons nog meer besparingen opleveren als het gaat om broeikasgassen, omdat we gemakkelijk beschikbare lucht gebruiken in plaats van stikstofgas, die moet worden gezuiverd en gebotteld."