In een wereldprimeur, Wetenschappers van Monash University hebben een nieuwe, milieuvriendelijk proces dat de toekomstige productie van groene ammoniak zou kunnen stimuleren.

Ammoniak (NH ₃ ) is een wereldwijd belangrijke grondstof voor de productie van kunstmest om de voedselproductie te ondersteunen. Het wordt momenteel geproduceerd via een door metaal gekatalyseerde reactie tussen stikstofgas en waterstof uit aardgas, met behulp van een gevestigde technologie die bekend staat als het Haber-Bosch-proces.

De productie van elke ton ammoniak draagt ​​bij aan de uitstoot van ongeveer 1,9 ton koolstofdioxide, en is goed voor ongeveer 1,8 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot.

Een team van wetenschappers van Monash University, onder leiding van professor Doug MacFarlane, Dr. Bryan Suryanto en Dr. Alexandr Simonov, hebben een proces ontdekt op basis van fosfoniumzouten dat een doorbraak betekent in het overwinnen van dit koolstofintensieve probleem.

Het onderzoek, gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Wetenschap , ontsluit het potentieel om ammoniak en meststoffen te produceren uit hernieuwbare energie in reactoren, zo klein als een koelkast, die kunnen worden uitgerold op het niveau van de individuele boerderij of de gemeenschap.

rechtstreeks, koolstofvrije ammoniaksynthesemethoden die momenteel worden onderzocht, omvatten de elektrochemische stikstofreductiereactie, die ammoniak kan produceren bij kamertemperatuur en druk uit niets meer dan lucht, water en hernieuwbare energie.

Maar eerdere pogingen om dit te laten werken, hebben tot nu toe slechts zeer kleine hoeveelheden ammoniak kunnen aantonen, gedeeltelijk vanwege de behoefte aan "opofferende" bronnen van protonen, zei Dr. Suryanto van de Monash School of Chemistry.

"In onze studie we hebben ontdekt dat een fosfoniumzout kan worden gebruikt als een 'protonenshuttle' om deze beperking op te lossen, ' zei Dr. Suryanto.

"In 2019, de totale wereldwijde productie van ammoniak bereikte 150 miljoen ton per jaar, waardoor het de op één na meest geproduceerde chemische grondstof ter wereld is. Met de toenemende wereldbevolking, de vraag naar ammoniak zal in 2050 350 miljoen ton per jaar bedragen. Een verdere groei van de vraag naar ammoniak wordt verwacht vanwege de groeiende belangstelling voor het gebruik ervan als energiedrager of brandstof.

"Het Haber-Bosch-proces dat momenteel wordt gebruikt om ammoniak te produceren, is extreem koolstofintensief. het vereist ook hoge temperaturen en drukken en kan alleen worden bereikt in grote reactoren in grote industriële installaties.

"Onze studie heeft ons in staat gesteld om ammoniak te produceren bij kamertemperatuur bij hoge, praktische tarieven en efficiëntie."

Professor MacFarlane, een internationaal bekende chemicus, is van mening dat door het gebruik van koolstofneutrale productietechnologieën tegen 2050 ook ammoniak als brandstof kan worden gebruikt en fossiele brandstoffen kan worden vervangen.

Ammoniak wordt al algemeen beschouwd als de ideale koolstofvrije brandstof voor de internationale scheepvaart in de toekomst, een markt die naar verwachting in 2025 meer dan USD $ 150 miljard waard zal zijn.

"De technologie die we hebben ontwikkeld, opent ook een breed scala aan mogelijkheden voor toekomstige opschaling tot zeer grote productiefaciliteiten voor export, gekoppeld aan speciale zonne- en windparken, ' zei professor MacFarlane.

"Deze zouden kunnen worden geplaatst op ideale locaties voor het opwekken van hernieuwbare energie, zoals de noordelijke gebieden van West-Australië.

"Onze ontdekkingen zijn in licentie gegeven aan een nieuwe Monash-spin-out genaamd Jupiter Ionics P/L, die het proces zal opschalen om de werking in commerciële toepassingen te demonstreren."

Monash University Faculteit Wetenschappen Decaan, Professor Jordan Nash, zei de studie vertegenwoordigde een belangrijke bijdrage aan de ontwikkeling van een duurzame brandstof voor de toekomst.

"Ik prijs het uitstekende werk van onze onderzoekers van wereldklasse, wiens ontdekkingen Australië zullen helpen zichzelf te positioneren als een leider in de ammoniakeconomie, " hij zei.