Bij de productie van ammoniak, de basis van kunstmatige stikstofmeststoffen, komen behoorlijk wat broeikasgassen vrij. Het is voor velen in de industrie dan ook van groot belang dat er een manier wordt gevonden om efficiëntere productieprocessen te vinden.
Een team van onderzoekers is erin geslaagd om het zogenaamde Haber-Boschproces, het meest gebruikte proces voor de chemische synthese van ammoniak, een stuk efficiënter te maken. Hun studie werd gepubliceerd in het vakblad Angewandte Chemie.
Lees ook: ‘Als boeren hun minst-productieve landbouwgrond teruggeven aan de natuur, vergroten ze hun inkomen’
Nobelprijs
Het Haber-Boschproces is een van de belangrijkste wetenschappelijke ontdekkingen van de 20e eeuw. Sinds het meer dan een eeuw geleden werd bedacht, is de voedselproductie wereldwijd aanzienlijk gestegen. De chemici Fritz Haber en Carl Bosch, naar wie het proces werd vernoemd, kregen in respectievelijk 1918 en 1931 een Nobelprijs voor hun werk.
Tijdens het proces worden stikstofgas (N2) en waterstofgas (H2) gecombineerd tot ammoniak (NH3). Dat gebeurt met behulp van een katalysator, een middel, in dit geval deeltjes metaal, dat de reactiesnelheid aanzienlijk versnelt.
Tijdens het proces wordt echter behoorlijk wat energie verbruikt. Dat komt omdat een hoge temperatuur en druk nodig zijn om de chemische reactie tot stand te brengen. Ook de productie van waterstofgas gebeurt meestal nog met fossiele brandstoffen.
Minder energie-intensief
Om de productie van ammoniak minder vervuilend te maken, proberen wetenschappers al langer om katalysatoren te ontwikkelen die de reactie minder energie-intensief zouden maken.
Daaronder vallen de zogenaamde nitride-katalysatoren, die zeer kleine stukjes metalen bevatten, zoals nikkel en kobalt, geladen op een drager van lanthaan-nitride.
Lees ook: Nieuw boeren: Schevichoven voorbeeld van klimaatvriendelijke boerderij met winst
Katalysator met vocht
Zowel die drager als de metalen zijn betrokken bij de productie van ammoniak. De metalen reageren met de waterstof, terwijl de drager reageert met de stikstof.
Dergelijke katalysatoren zijn veelbelovend. Ze zouden alvast goedkoper zijn dan wat nu gebruikt wordt. Een nadeel dat voorlopig echter nog roet in het eten gooit, is dat hun prestaties aanzienlijk worden aangetast wanneer er vocht aanwezig is.
Chemisch stabiel
Het team van onderzoekers heeft een nitride-katalysator ontwikkeld die chemisch stabiel blijft. Dat deden zij door aluminiumatomen te verweven met de lanthaan-nitridestructuur. Op die manier worden chemische verbindingen gevormd die niet beïnvloed kunnen worden door vocht.
De katalysator zou wel eens gebruikt kunnen worden om even snel ammoniak te produceren als met bestaande processen. Daar zou mogelijk echter aanzienlijk minder energie voor nodig zijn. Dat zou kunnen zorgen voor een aanzienlijke uitstootreductie. Zo’n 1,8 procent van alle broeikasgassen die wereldwijd worden uitgestoten, wordt geproduceerd bij de productie van meststoffen.
Schrijf je in voor onze nieuwsbrief: iedere dag rond 07.00 uur het laatste nieuws
Wil jij iedere ochtend rond 7 uur het laatste nieuws over duurzaamheid ontvangen? Dat kan! Schrijf je hier in voor onze dagelijkse nieuwsbrief.
