I dag er ammoniakk blant de ti viktigste kjemikaliene som produseres i verden når det gjelder volum. Stoffet brukes først og fremst til å lage gjødsel til moderne landbruk.
Hvert år produseres rundt 235 millioner tonn ammoniakk globalt, hovedsakelig via den industrielle Haber-Bosch-prosessen, hvor nitrogen reagerer med hydrogen under høy temperatur og trykk. Produksjonen koster 1,4 prosent av verdens energiforbruk og slipper ut ca. 450 millioner tonn karbondioksid i året, som tilsvarer omtrent 1 prosent av alle menneskeskapte karbonutslipp og mer enn noen annen industriell kjemisk produksjon.
Et nytt EU-finansiert prosjekt vil utvikle teknologi som skal gjøre det mulig å produsere flytende ammoniakk mer miljøvennlig ved bruk av bærekraftig energi.
– Med prosjektet håper vi å gjøre en forskjell ved å ta i bruk klimanøytral, grønn ammoniakk via desentralisert lokal produksjon, til en lavere pris enn Haber-Bosch. Hvis vi lykkes, vil vi revolusjonere måten ammoniakk produseres på i dag, sier Emil Drazevic, leder av forskningsgruppen Power to Chemicals ved Aarhus Universitet.
Teknologien har potensial til å endre den globale markedssituasjonen for ammoniakk for flere industrisektorer, blant annet kraftproduksjon, mat, farmasøytisk industri, skipsfart og gjødselproduksjon. På denne måten vil bønder kunne produsere sin egen ammoniakk for gjødsel eller e-drivstoff for utslippsfrie traktorer.
– Beregninger viser at teknologien utkonkurrerer Haber-Bosch-prosessen i produksjonsskalaer på opptil 1000 kg per time, sier Emil Drazevic.
SINTEF vil utvikle membraner for effektiv ammoniakkproduksjon
En hybridreaktor skal utvikles i prosjektet. Denne vil produsere flytende vannfri ammoniakk fra hydrogen og nitrogengass ved lave temperaturer og trykk. Den flytende ammoniakken kan deretter lagres, transporteres og brukes i ulike prosesser, for eksempel i gjødselproduksjon eller som nullutslippsdrivstoff i høytemperatur brenselceller.
Som en av tre forskningsinstitusjoner i prosjektet, bidrar SINTEF med sin ekspertise på membraner og elektrokjemiske energisystemer. SINTEF vil stå for design av hydrokarbonbaserte (HC) membraner, skreddersydd spesielt for prosjektets hybridreaktor.
– Membraner brukes i alt fra vannbehandling, til seperasjon i kjemiske produkter, batterier og brenselceller. Hovedrollen til membranen i hybridreaktoren er å muliggjøre effektiv syntese og separasjon av flytende ammoniakk, forklarer Patrick Fortin, forsker ved SINTEF.
SINTEF skal gjennomføre simuleringsstudier for å undersøke transportegenskapene til membranen under ulike miljø. Resultatene fra simuleringene vil bli brukt som anbefalinger for å justere den kjemiske sammensetningen av membranen, noe som resulterer i membraner optimalisert spesielt for prosjektets produksjonsprosess av ammoniakk.
Fra sentralisert til desentralisert energiproduksjon
Grønn ammoniakk har også en fremtid for energilagring og karbonreduksjon i mange andre næringer.
– Det grønne skiftet er godt i gang og 19 prosent av primærenergien i EU kommer fra fornybar energi. I denne ligningen må en ta med endringen fra en svært sentralisert energiproduksjonsordning til en desentralisert, som også må finne sted for store nedstrøms energiforbrukere, det vil si fabrikasjon av ammoniakk, sier Nicolai Fossar Fabritius, Senior Partner & Founder i det grønlandske vindkraftselskapet Anori A/S, og legger til:
– Prosjektet vil muliggjøre en fullstendig desentralisert verdikjede, fra fornybar kraftproduksjon til grønn ammoniakk.
