Tijdens zijn stage als student Chemische Technologie bij het Deense bedrijf Haldor Topsøe, UT Ph.D. onderzoeker Kevin Rouwenhorst realiseerde zich de vele mogelijkheden die ammoniak biedt. Op dit moment wordt het vooral gebruikt voor de productie van kunstmest en heeft het daarom een ​​slechte naam. Maar ammoniak is ook een van de zeven chemicaliën die de basis vormen van alle chemische producten, en het helpt ongeveer 50% van de wereldbevolking te voeden.

Ammoniak—NH₃ - is als verbinding van waterstof en stikstof een ideale drager van energie, in het bijzonder waterstof. Rouwenhorst, onder begeleiding van Louis van der Ham, wilde dit concept onderzoeken tijdens zijn afstudeeronderzoek in zijn geboorteplaats Haaksbergen. Zou het Twentse dorp kunnen afstappen van fossiele brandstoffen en alleen energie gebruiken die wordt opgewekt door windturbines, zonnepanelen en duurzaam geproduceerde ammoniak?

Het proefschrift deed hem verlangen naar meer. Hij kwam een ​​Ph.D. functie bij de W&T-onderzoeksgroep Catalytic Processes and Materials. De afgelopen vier jaar heeft hij zich onder leiding van Leon Lefferts specifiek gericht op plasmaversterkte katalytische ammoniaksynthese. "Ongeveer 80% van onze lucht bestaat uit stikstof. Deze stikstof moet tijdens het proces worden afgebroken om ammoniak te maken", legt Rouwenhorst uit. "Hiervoor heb je een katalysator nodig. Maar de verbindingen zijn zo sterk dat je industriële temperaturen tussen de 400 en 500 graden Celsius nodig hebt. Plasma helpt om hetzelfde proces te realiseren bij temperaturen tussen 200 en 300 graden Celsius." P>

Maar zoals zo vaak in de wetenschap, is de route naar de eindbestemming allesbehalve eenvoudig. Dit werd al snel gerealiseerd door de Ph.D. kandidaat. "In de praktijk bleek het proces niet de beste optie om stikstof om te zetten in ammoniak. Maar het plasmaproces leek wel bruikbaar voor andere toepassingen, zoals de productie van salpeterzuur, dat ook wordt gebruikt bij de productie van kunstmest."

Deze experimenten op kleine schaal, in het laboratorium, zijn één ding. Maar Rouwenhorst vindt ontwikkelingen buiten deze muren veel interessanter. Of beter gezegd, het is de combinatie die hem erg aanspreekt. "Ik ben gefascineerd door de vertaling van fundamentele wetenschap naar de schaal van enorme chemische fabrieken. En ook hoe mensen zullen reageren op dit soort ontwikkelingen." Daarom is Rouwenhorst niet alleen een Ph.D. kandidaat; hij werkt ook voor de Ammonia Energy Association en is een Innovation Engineer voor het bedrijf Proton Ventures. "Het helpt om ontwikkelingen vanuit verschillende perspectieven te bekijken. Ik krijg energie van de combinatie van iets doen dat nuttig en ook realistisch is."

En dat is precies wat er de afgelopen jaren is gebeurd. Rouwenhorst voegt eraan toe dat er al sinds 1920 technologie is om hernieuwbare ammoniak op industriële schaal te produceren. "Maar de focus verflauwde en recentelijk hebben nog maar een handvol wetenschappers hun vertrouwen in het concept behouden." Maar de afgelopen jaren is het tij gekeerd. “Momenteel worden op tal van plaatsen in de wereld fabrieken op gigawattschaal gebouwd om op hernieuwbare ammoniak te draaien. Volgens het International Renewable Energy Agency is ammoniak de goedkoopste optie om waterstof over continenten te vervoeren. Ook als je waterstof hebt , je kunt ammoniak maken en omgekeerd. Ammoniak kan dus fungeren als drager van waterstof. Bovendien ziet de scheepvaart ammoniak als de primaire optie voor schonere brandstof."

Dit zou betekenen dat de wereld veel meer ammoniak nodig heeft. Volgens een recent rapport dat Rouwenhorst schreef, zouden we in 2050 vier keer zoveel nodig kunnen hebben. En dat moet zo laag mogelijk zijn ₂ . Als dat lukt, meent Rouwenhorst - op basis van een "scrap of paper"-berekening - dat globale CO₂ uitstoot zou met 5% kunnen worden verminderd, simpelweg door een breder gebruik van ammoniak. Het wordt dan meteen een troef binnen de energietransitie.

Toch aarzelt hij om te zeggen dat ammoniak een echte heilige graal is. "Je moet focussen op de meerwaarde voor mens en natuur. Binnen continenten kan het bijvoorbeeld voordeliger zijn om het bestaande gasnetwerk te gebruiken voor de productie van waterstof." Zijn proefschrift toonde dit ook aan. Uiteindelijk bleek Haaksbergen niet de ideale omgeving voor een volledige omschakeling naar hernieuwbare ammoniak. “Maar tijdens mijn promotie werkte ik samen met Victor Sagel en Jimmy Faria aan soortgelijk onderzoek op Curaçao, waar veel meer wind staat. Daar is het potentieel een bruikbare oplossing. Maar ook met betrekking tot de klimaatcrisis , je moet realistisch zijn en rekening houden met de lokale context, anders verlies je je doel misschien uit het oog." + Verder verkennen

Onderzoekers ontwikkelen nieuwe manier om milieu-impact van ammoniakproductie te berekenen