Ученые из Университета Монаша впервые в мире разработали новый экологически безопасный процесс, который может стимулировать производство зеленого аммиака в будущем.

Аммиак является глобально важным сырьем для производства удобрений, помогающим поддерживать производство продуктов питания. В настоящее время он производится посредством катализируемой металлами реакции между газообразным азотом и водородом из природного газа с использованием установленной технологии, известной как процесс Габера-Боша.

Производство каждой метрической тонны аммиака способствует выбросу примерно 1,9 метрической тонны диоксида углерода и составляет примерно 1,8% глобальных выбросов углерода.

Группа ученых из Университета Монаш во главе с профессором Дугом Макфарлейном, доктором Брайаном Сурьянто и доктором Александром Симоновым открыла процесс, основанный на солях фосфония, который представляет собой прорыв в преодолении этой углеродоемкой проблемы.

Исследование, опубликованное в журнале Science, раскрывает потенциал производства аммиака и удобрений из возобновляемых источников энергии в реакторах размером с холодильник, которые можно было бы развернуть на уровне отдельной фермы или общины.

Методы прямого синтеза аммиака с нулевым содержанием углерода, которые в настоящее время исследуются, включают электрохимическую реакцию восстановления азота, которая может производить аммиак при комнатной температуре и давлении не более чем из воздуха, воды и возобновляемых источников энергии.

Но предыдущие попытки сделать эту работу ранее были способны продемонстрировать только очень небольшие количества аммиака, отчасти из-за необходимости «жертвенных» источников протонов, сказал доктор Сурьянто из школы химии Монаша.

«В нашем исследовании мы обнаружили, что соль фосфония может использоваться в качестве «протонного челнока» для устранения этого ограничения», — сказал доктор Сурьянто.

В 2019 году общее мировое производство аммиака достигло 150 миллионов метрических тонн в год, что сделало его вторым по величине производимым химическим товаром в мире. С ростом населения мира спрос на аммиак достигнет 350 миллионов метрических тонн в год к 2050 году. Ожидается дополнительный рост спроса на аммиак из-за растущего интереса к его использованию в качестве энергоносителя или топлива.

Процесс Габера-Боша, используемый в настоящее время для производства аммиака, чрезвычайно углеродоемок. Более того, он также требует высоких температур и давлений и может быть осуществим только в больших реакторах на крупных промышленных предприятиях.

«Наше исследование позволило нам производить аммиак при комнатной температуре с высокими практическими расходами и эффективностью».

Профессор Макфарлейн, химик, считает, что использование углеродно-нейтральных производственных технологий может также привести к использованию аммиака в качестве топлива и замене ископаемого топлива к 2050 году.

Аммиак уже широко считается идеальным безуглеродным топливом для международных перевозок в будущем, рынок, который, по прогнозам, будет стоить более 150 миллиардов долларов к 2025 году.

«Технология, которую мы разработали, также открывает широкий спектр возможностей для будущего масштабирования вплоть до очень крупных производственных объектов на экспорт, связанных с выделенными солнечными и ветряными электростанциями», — сказал профессор Макфарлейн.

«Их можно было бы разместить в идеальных местах для производства возобновляемых источников энергии, таких как северные районы Западной Австралии.

«Наши открытия были переданы по лицензии новому дочернему предприятию Monash под названием Jupiter Ionics P / L, которое будет расширять процесс, чтобы продемонстрировать работу в коммерческих приложениях».

Декан факультета естественных наук Университета Монаша, профессор Джордан Нэш, сказал, что это исследование является важным вкладом в разработку устойчивого топлива для будущего.

«Я высоко оцениваю выдающуюся работу наших исследователей мирового уровня, открытия которых помогут Австралии занять лидирующие позиции в аммиачной экономике», — сказал он.