Аммиак является вторым наиболее часто производимым химическим веществом в мире и важным компонентом большинства удобрений, но текущие промышленные процессы по производству аммиака ежегодно производят несколько миллионов тонн двуокиси углерода - мощного парникового газа.
Теперь исследователи под руководством Минеша Сингха, доцента химического машиностроения Чикагского инженерного колледжа Университета Иллинойса, описывают новый процесс производства аммиака с потенциально гораздо меньшим углеродным следом. Они сообщают о своих выводах в журнале ACS Catalysis.
Азот является одним из компонентов, используемых для производства аммиака, но поскольку азотные связи в газообразном азоте очень стабильны, требуется много энергии, чтобы разорвать их, чтобы азот мог соединиться с водородом для получения аммиака.
«Существующие методы производства аммиака из азота очень энергоемки и требуют сжигания ископаемого топлива для выработки огромного количества тепла, что приводит к образованию большого количества парниковых газов в качестве побочного продукта», - сказал Сингх.
Сингх и его коллеги разработали новый метод производства аммиака, основанный на использовании сетчатого экрана, покрытого медью - катализатором, который помогает связывать азот с водородом для получения аммиака. Электрификация экрана помогает стимулировать реакцию.
Чистый газообразный азот проталкивается через экран, а затем взаимодействует с водой, которая обеспечивает водород. Несмотря на то, что процесс Сингха использует то же количество энергии, что и традиционный процесс, он требует гораздо меньше ископаемого топлива, чем традиционные методы - ровно столько, чтобы электрифицировать экран.«Электричество может поступать от солнечной или ветровой энергии, что действительно имеет огромное значение для сокращения выбросов парниковых газов», - сказал Сингх. «Даже современные электростанции, вырабатывающие электроэнергию, очень эффективны, и даже если сеть питается традиционным способом, наш процесс по-прежнему использует меньше ископаемого топлива и производит меньше вредных парниковых газов, чем традиционное производство аммиака».
В настоящее время процесс Сингха производит 20% аммиака и 80% газообразного водорода. «Мы надеемся увеличить производство аммиака, но наши первоначальные усилия пока многообещающие, а сокращение выбросов углерода по-прежнему будет значительным, если вы расширите наш процесс для производства больших объемов аммиака», - сказал Сингх.
Предварительный патент на новый процесс был подан UIC Office of Technology Management.
Группа Сингха в настоящее время рассматривает возможность использования воздуха вместо очищенного газообразного азота в качестве источника азота для производства аммиака с использованием своего уникального метода.«Использование воздуха дало бы нам еще большую экономию, когда речь идет о парниковых газах, потому что мы используем легкодоступный воздух вместо газообразного азота, который необходимо очищать и разливать по бутылкам».