Heb je je ooit afgevraagd wat de CO2-impact is van het verbouwen van je diner? Wetenschappers hebben zojuist een nieuwe manier bedacht om een ​​deel ervan te berekenen.

Ammoniak, een belangrijk ingrediënt in de productie van meststoffen voor de voedselproductie in de wereld, draagt ​​ook aanzienlijk bij aan de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen en het gebruik van fossiele brandstoffen. Onlangs hebben wetenschappers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) gemodelleerd hoeveel het zou kosten om milieuvriendelijkere methoden te gebruiken die minder koolstof uitstoten om ammoniak te produceren.

Ammoniak wordt voornamelijk gemaakt door aardgas te hervormen, een proces dat bijdraagt ​​aan de atmosferische uitstoot van zowel kooldioxide als methaan. "Het uiteindelijke doel is om in plaats daarvan hernieuwbare of nucleaire energie en schone waterstof te gebruiken", zegt Amgad Elgowainy, senior wetenschapper bij Argonne.

Elgowainy en zijn collega's gebruikten Argonne's model voor broeikasgassen, gereguleerde emissies en energieverbruik in technologieën (GREET) om de milieu-impact van ammoniakproductie uit verschillende energiebronnen te schatten. Vervolgens gebruikten ze een techno-economisch model om te kijken naar de kosten van twee verschillende manieren waarop ammoniak duurzamer zou kunnen worden geproduceerd.

De eerste manier vermijdt een deel van de koolstofafgifte door een bepaald percentage van de geproduceerde koolstof op te vangen en vervolgens op te slaan in geologische formaties. Dit technologietraject kan tegen relatief lage kosten worden geïmplementeerd, aangezien de totale kosten om de ammoniak te produceren met slechts ongeveer 20% toenemen.

In de andere bijna koolstofvrije route wordt water geëlektrolyseerd om waterstof te produceren, dat vervolgens wordt gecombineerd met stikstof om ammoniak te produceren. "Het gebruik van hernieuwbare of nucleaire energie om water te splitsen via elektrolyse geeft ons een manier om ammoniak te produceren met bijna geen CO2-impact," zei Elgowainy. "Dat gezegd hebbende, de kosten om dit te doen zijn momenteel hoger dan het CO2-afvangpad."

Volgens Elgowainy is er veel ruimte voor kostenreductie van de elektrolysetechnologie, waardoor het waterelektrolysetraject uiteindelijk kostenconcurrerender kan worden. "Onderzoek op dit gebied zou de markt aanzienlijk kunnen veranderen, maar het zal investeringen vergen in de ontwikkeling en opschaling van de productie van de elektrolysetechnologieën", zei hij. "Met de kostenverlaging en efficiëntieverbeteringen om het doel van DOE van $ 1 / kg schone waterstof te halen, zou de elektrolyseroute een bijna koolstofvrije en betaalbare manier kunnen bieden om ammoniak te produceren."

Een paper op basis van de studie verscheen in het nummer van Green Chemistry van 13 mei . + Verder verkennen

De nieuwe alchemie in koolstofneutraliteit:water omzetten in ammoniak met alleen hernieuwbare energie