Η μέθοδος LMAS θα μπορούσε να κοστίσει μόνο 450 δολάρια ανά τόνο αμμωνίας
Η σύνθεση αμμωνίας (NH3) από αιθανόλη με τη βοηθητική χρήση λιθίου, θα μπορούσε μελλοντικά να εξαλείψει την ανάγκη για μεγάλης κλίμακας παραγωγή ανανεώσιμου υδρογόνου (Η2), σύμφωνα με νεότερη έρευνα αμερικανικού πανεπιστημίου.
Με βάση το Hydrogen Insight, ερευνητές στις ΗΠΑ ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο παραγωγής καθαρής αμμωνίας, ο οποίος θα μπορούσε να είναι κατά 60% φθηνότερος από τη χρήση πράσινου υδρογόνου, ενώ με τον τρόπο αυτό η παραγωγή της θα μπορούσε να απαλλαγεί εντελώς από τις εκπομπές άνθρακα.
Επί του παρόντος, η αμμωνία παράγεται συνδυάζοντας αέριο υδρογόνο με άζωτο από τον αέρα με τη μέθοδο Haber-Bosch, η οποία είναι εξαιρετικά ενεργοβόρα λόγω της υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης που απαιτούνται για τη διάσπαση των μορίων αζώτου σε ιόντα.
Ως εκ τούτου, το σημαντικότερο κομμάτι που απασχολούσε την επιστημονική κοινότητα ως προς την αμμωνία ήταν το πως αυτή θα παράγεται χωρίς να εκπέμπονται τεράστιες ποσότητες ρύπων, ενώ το ίδιο πρόβλημα συναντούσαν και με το υδρογόνο – το οποίο σήμερα παράγεται κυρίως από ορυκτό αέριο ή άνθρακα.
Σε μεγάλο βαθμό, το πρόβλημα με το υδρογόνο λύθηκε με την παραγωγή πράσινου Η2 από ηλεκτρόλυση που τροφοδοτείται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Τώρα, ήρθε όπως φαίνεται η ώρα να λυθεί και το πρόβλημα της αμμωνίας.
Η νέα μέθοδος
Μια ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου του Illinois στο Σικάγο (UIC) σχεδίασε μια νέα διαδικασία σύνθεσης αμμωνίας με τη μεσολάβηση λιθίου (LMAS) που μπορεί να λειτουργήσει σε χαμηλές θερμοκρασίες, η οποία συνδυάζει αέριο άζωτο και ένα υγρό που δίνει υδρογόνο, όπως η αιθανόλη, με ένα φορτισμένο ηλεκτρόδιο λιθίου.
Τα άτομα αζώτου «κολλάνε» στο λίθιο πριν ενωθούν με το υδρογόνο για να σχηματίσουν μόρια NH3, λένε οι ερευνητές.
Από εκεί και πέρα, τόσο ο καταλύτης λιθίου όσο και τα αχρησιμοποίητα ιόντα υδρογόνου αναγεννώνται σε κάθε κύκλο, πράγμα που σημαίνει ότι η μέθοδος αυτή δεν οδηγεί στην υπερπαραγωγή μεγάλων ποσοτήτων αερίου Η2, κάτι που αποτελούσε ένα από τα σοβαρότερα εμπόδια παρόμοιων ηλεκτροχημικών μεθόδων παραγωγής αμμωνίας.
Η μέθοδος LMAS θα μπορούσε να κοστίσει μόνο 450 δολάρια ανά τόνο αμμωνίας αν επεκταθεί, ποσό κατά 60% μικρότερο από άλλες πράσινες μεθόδους παραγωγής αμμωνίας, σύμφωνα με τον επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Meenesh Singh.
Οι πιο πρόσφατες μηνιαίες μέσες τιμές της S&P για την γκρίζα αμμωνία κυμαίνονταν από 299 έως 475 δολάρια ανά τόνο, ανάλογα με τον τόπο παραγωγής της, ενώ ένας τόνος πράσινης NH3 που παράγεται από ανανεώσιμο υδρογόνο υπολογίστηκε ότι κοστίζει μεταξύ 750 και 888 δολαρίων.
«Η μέθοδος με βάση το λίθιο μπορεί στην πραγματικότητα να βρεθεί σε οποιοδήποτε εγχειρίδιο οργανικής χημείας. Είναι πολύ γνωστή» δήλωσε ο Singh.
«Αλλά το να κάνουμε αυτή τη διαδικασία να λειτουργεί τόσο αποτελεσματικά ώστε να ανταποκρίνεται σε οικονομικά εφικτούς στόχους ήταν η δική μας συμβολή», συμπλήρωσε.
Για την παραγωγή αιθανόλης
Η αιθανόλη παράγεται σήμερα μαζικά σε όλο τον κόσμο και σε εξαιρετικά χαμηλή τιμή, καθώς βασική της ύλη είναι η βιομάζα, κυρίως από καλαμπόκι και ζαχαροκάλαμο, αλλά μπορεί επίσης να παραχθεί από μη τροφική ύλη, όπως άχυρο, switchgrass και σπόρους καλαμποκιού (οι φλοιοί, τα φύλλα και άλλα μέρη που μένουν μετά τη συγκομιδή του καλαμποκιού).
Όμως οι ερευνητές του UIC δεν έχουν δηλώσει το αναμενόμενο ανθρακικό αποτύπωμα της LMAS σε σύγκριση με άλλες πράσινες μεθόδους παραγωγής αμμωνίας.
Η αμμωνία χρησιμοποιείται σήμερα για την παραγωγή λιπασμάτων και χημικών ουσιών και έχει θεωρηθεί ότι ενδεχομένως αποτελέσει ένα σημαντικό καθαρό καύσιμο για τη ναυτιλία τα επόμενα χρόνια.
www.worldenergynews.gr
Με βάση το Hydrogen Insight, ερευνητές στις ΗΠΑ ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο παραγωγής καθαρής αμμωνίας, ο οποίος θα μπορούσε να είναι κατά 60% φθηνότερος από τη χρήση πράσινου υδρογόνου, ενώ με τον τρόπο αυτό η παραγωγή της θα μπορούσε να απαλλαγεί εντελώς από τις εκπομπές άνθρακα.
Επί του παρόντος, η αμμωνία παράγεται συνδυάζοντας αέριο υδρογόνο με άζωτο από τον αέρα με τη μέθοδο Haber-Bosch, η οποία είναι εξαιρετικά ενεργοβόρα λόγω της υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης που απαιτούνται για τη διάσπαση των μορίων αζώτου σε ιόντα.
Ως εκ τούτου, το σημαντικότερο κομμάτι που απασχολούσε την επιστημονική κοινότητα ως προς την αμμωνία ήταν το πως αυτή θα παράγεται χωρίς να εκπέμπονται τεράστιες ποσότητες ρύπων, ενώ το ίδιο πρόβλημα συναντούσαν και με το υδρογόνο – το οποίο σήμερα παράγεται κυρίως από ορυκτό αέριο ή άνθρακα.
Σε μεγάλο βαθμό, το πρόβλημα με το υδρογόνο λύθηκε με την παραγωγή πράσινου Η2 από ηλεκτρόλυση που τροφοδοτείται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Τώρα, ήρθε όπως φαίνεται η ώρα να λυθεί και το πρόβλημα της αμμωνίας.
Η νέα μέθοδος
Μια ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου του Illinois στο Σικάγο (UIC) σχεδίασε μια νέα διαδικασία σύνθεσης αμμωνίας με τη μεσολάβηση λιθίου (LMAS) που μπορεί να λειτουργήσει σε χαμηλές θερμοκρασίες, η οποία συνδυάζει αέριο άζωτο και ένα υγρό που δίνει υδρογόνο, όπως η αιθανόλη, με ένα φορτισμένο ηλεκτρόδιο λιθίου.
Τα άτομα αζώτου «κολλάνε» στο λίθιο πριν ενωθούν με το υδρογόνο για να σχηματίσουν μόρια NH3, λένε οι ερευνητές.
Από εκεί και πέρα, τόσο ο καταλύτης λιθίου όσο και τα αχρησιμοποίητα ιόντα υδρογόνου αναγεννώνται σε κάθε κύκλο, πράγμα που σημαίνει ότι η μέθοδος αυτή δεν οδηγεί στην υπερπαραγωγή μεγάλων ποσοτήτων αερίου Η2, κάτι που αποτελούσε ένα από τα σοβαρότερα εμπόδια παρόμοιων ηλεκτροχημικών μεθόδων παραγωγής αμμωνίας.
Η μέθοδος LMAS θα μπορούσε να κοστίσει μόνο 450 δολάρια ανά τόνο αμμωνίας αν επεκταθεί, ποσό κατά 60% μικρότερο από άλλες πράσινες μεθόδους παραγωγής αμμωνίας, σύμφωνα με τον επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Meenesh Singh.
Οι πιο πρόσφατες μηνιαίες μέσες τιμές της S&P για την γκρίζα αμμωνία κυμαίνονταν από 299 έως 475 δολάρια ανά τόνο, ανάλογα με τον τόπο παραγωγής της, ενώ ένας τόνος πράσινης NH3 που παράγεται από ανανεώσιμο υδρογόνο υπολογίστηκε ότι κοστίζει μεταξύ 750 και 888 δολαρίων.
«Η μέθοδος με βάση το λίθιο μπορεί στην πραγματικότητα να βρεθεί σε οποιοδήποτε εγχειρίδιο οργανικής χημείας. Είναι πολύ γνωστή» δήλωσε ο Singh.
«Αλλά το να κάνουμε αυτή τη διαδικασία να λειτουργεί τόσο αποτελεσματικά ώστε να ανταποκρίνεται σε οικονομικά εφικτούς στόχους ήταν η δική μας συμβολή», συμπλήρωσε.
Για την παραγωγή αιθανόλης
Η αιθανόλη παράγεται σήμερα μαζικά σε όλο τον κόσμο και σε εξαιρετικά χαμηλή τιμή, καθώς βασική της ύλη είναι η βιομάζα, κυρίως από καλαμπόκι και ζαχαροκάλαμο, αλλά μπορεί επίσης να παραχθεί από μη τροφική ύλη, όπως άχυρο, switchgrass και σπόρους καλαμποκιού (οι φλοιοί, τα φύλλα και άλλα μέρη που μένουν μετά τη συγκομιδή του καλαμποκιού).
Όμως οι ερευνητές του UIC δεν έχουν δηλώσει το αναμενόμενο ανθρακικό αποτύπωμα της LMAS σε σύγκριση με άλλες πράσινες μεθόδους παραγωγής αμμωνίας.
Η αμμωνία χρησιμοποιείται σήμερα για την παραγωγή λιπασμάτων και χημικών ουσιών και έχει θεωρηθεί ότι ενδεχομένως αποτελέσει ένα σημαντικό καθαρό καύσιμο για τη ναυτιλία τα επόμενα χρόνια.
www.worldenergynews.gr
