Innovatieve ammoniakproductie
Stanford University ontwikkelt alternatief voor energie-intensieve Haber-Boschmethode
Stanford University ontwikkelde een innovatieve methode voor ammoniakproductie. Waterdamp en stikstof worden hierbij op locatie door middel van een katalysator omgezet in ammoniak. De methode is milieuvriendelijker dan de energie-intensieve Haber-Boschmethode.
Werkingsprincipe
Het onderzoekersteam ontwikkelde een katalysator met magnetiet (Fe3O4) en Nafion-polymeer. In de tests wordt lucht door een katalysatornetwerk geleid, zodat atmosferische stikstof er met microscropische waterdampdruppels reageert tot ammoniak. In labotests varieerden de ammoniakconcentraties van 25 tot 120 μmol/l per uur, afhankelijk van de luchtvochtigheid. De methode werkt bij kamertemperatuur en atmosferische luchtdruk.
Energieverbruik en uitstoot lager
De huidige industriële standaard, de Haber-Bosch-methode vereist extreem hoge temperaturen en drukken, en gebruikt methaan als waterstofbron. Niet alleen vereist de methode veel energie, het produceert ook een aanzienlijke uitstoot van broeikasgassen. Voor de nieuwe methode hoeven geen fossiele brandstoffen te worden ingezet.
Ammoniakproductie in afgelegen gebieden
De onderzoekers ontwikkelden eveneens een mobiel apparaat om ammoniak op locatie te kunnen produceren. Dit trekt lucht aan, condenseert waterdamp tot microdruppels en leidt deze doorheen de katalysator. Het resulterende ammoniak kan rechtstreeks dienen in irrigatiesystemen in de landbouw, wat met name nuttig kan zijn in afgelegen gebieden waar toegang tot commerciële kunstmest beperkt is.
Voldoende voor hydrocultuur en aquaponics
Na een procesoptimalisatie zagen de onderzoekers de ammoniakconcentratie toenemen tot 270,2 micromol na twee uur continu gebruik. Hoewel deze concentraties relatief laag zijn, is het voldoende voor specifieke landbouwtoepassingen zoals hydrocultuur en aquaponics, waar een constante aanvoer van ammoniakrijk water gewenst is.
Schaalbaar
De methode is schaalbaar en kan bijdragen tot een duurzamere landbouwsector. Wel zijn er verbeteringen nodig om het proces commercieel aantrekkelijk te maken. De toepassing van zeolietfilters kan de ammoniakconcentratie verder opdrijven – in dit onderzoek tot 1,4 millimol.
Bron: Science
