Onderzoekers hebben een nieuwe manier ontdekt om ammoniak, een belangrijk onderdeel in veel industriële processen, te maken. Deze nieuwe methode is een stuk efficiënter en duurzamer.
Ammoniak wordt in heel veel producten en processen gebruikt, niet alleen in de industrie als koelmiddel voor koelinstallaties of voor de productie van medicijnen, maar ook als kunstmest en voor het maken van bepaald voedsel. Zo wordt het gebruikt als rijsmiddel voor bakproducten, als zuurteregelaar in bijvoorbeeld kaas en chocolade en om bacteriën te bestrijden in vlees.
Een soort moleculaire microscoop
“Op dit moment wordt ammoniak gemaakt door het eeuwenoude Haber-Bosch-proces, dat enorm veel energie verbruikt én veel CO2 uitstoot: de productie van ammoniak zorgt momenteel voor 3 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot”, vertelt onderzoeker Evan Zhao van de Radboud Universiteit. Wetenschappers zoeken al jaren naar schonere alternatieven, maar veel ideeën zijn niet efficiënt en stabiel genoeg.
In dit industriële proces worden stikstof uit de lucht en waterstofgas samengebracht in een zuurstofvrij mengsel dat onder hoge druk en bij hoge temperatuur over een katalysator van ijzerdeeltjes wordt geleid. Het werd aan het begin van de twintigste eeuw ontwikkeld door de Duitse chemici Fritz Haber en Carl Bosch en in 1910 gepatenteerd.
Met een speciale techniek, nucleaire magnetische resonantie genoemd, konden de onderzoekers de chemische reacties live bekijken. “Het is een soort moleculaire microscoop, waarmee we echt konden zien hoe ammoniak ontstaat”, vertelt Zhao. “Die inzichten stelden ons in staat om een nieuwe reactiecyclus te ontwerpen, waarbij behalve ammoniak ook waardevolle groene chemicaliën ontstaan, die in de industrie kunnen worden gebruikt, zoals azijnzuur of furandicarbonzuur. De gebruikelijke methode produceert daarentegen alleen water of afbraakproducten van oplosmiddelen.” Door het nieuwe proces kost het de helft minder energie om ammoniak te produceren en is er geen uitstoot van CO2, schrijven de wetenschappers in tijdschrift Science Advances.
Hoe nu verder?
De onderzoekers hebben een patent aangevraagd voor deze nieuwe technologie, omdat het veel potentie heeft voor allerlei toepassingen, vertellen ze. “Het zou in de toekomst mogelijk kunnen zijn om ammoniak lokaal te produceren met groene energie”, vertelt Zhao. “Ook zou deze ammoniak kunnen helpen bij het efficiënter vervoeren van waterstof.”
Daarvoor moeten nog wel wat stappen worden gezet. “We hebben nu op kleine schaal aangetoond dat we ammoniak op deze manier kunnen produceren. De komende jaren gaan we kijken hoe we dit kunnen opschalen en hopelijk brengt dat veel moois voor de toekomst.”
