Аммиак: «Козырная карта для процесса энергетического перехода»

Во время стажировки в качестве студента-химика в датской компании Haldor Topsøe, доктор философии UT. исследователь Кевин Роувенхорст осознал множество возможностей, предлагаемых аммиаком. В настоящее время он в основном используется для производства искусственных удобрений и поэтому имеет дурную славу. Но аммиак также является одним из семи химических веществ, составляющих основу всех химических продуктов, и помогает прокормить около 50% населения мира.

Аммиак-NH₃— как соединение водорода и азота является идеальным переносчиком энергии, особенно водорода. Роувенхорст под руководством Луи ван дер Хама хотел исследовать эту концепцию во время своего последнего исследовательского проекта в городе Хааксберген, где он родился. Сможет ли деревня в Твенте отказаться от ископаемого топлива и использовать только энергию, вырабатываемую ветряными турбинами, солнечными панелями и экологически чистым аммиаком?

Диссертация дала ему аппетит к большему. Он наткнулся на доктора философии. должность в исследовательской группе S&T Catalytic Processes and Materials. Последние четыре года он специально занимался каталитическим синтезом аммиака с плазменным усилением под руководством Леона Леффертса. «Около 80% нашего воздуха состоит из азота. Этот азот необходимо разложить в процессе, чтобы получить аммиак», — объясняет Роувенхорст. «Для этого вам нужен катализатор. Но соединения настолько прочны, что вам нужны промышленные температуры от 400 до 500 градусов по Цельсию. Плазма помогает реализовать тот же процесс при температурах от 200 до 300 градусов по Цельсию».

Но, как это часто бывает в науке, путь к конечному пункту назначения совсем не прямой. Вскоре это понял доктор философии. кандидат. «На практике этот процесс был не лучшим вариантом для преобразования азота в аммиак. Но плазменный процесс оказался полезным для других применений, таких как производство азотной кислоты, которая также используется в производстве искусственных удобрений».

Эти эксперименты в небольшом масштабе в лаборатории — это одно. Но Роувенхорст считает, что события за пределами этих стен гораздо интереснее. Или, скорее, это сочетание, которое ему действительно нравится. «Я очарован переводом фундаментальной науки в масштабы огромных химических заводов. А также тем, как люди отреагируют на такой тип развития». Вот почему Роувенхорст не только доктор философии. кандидат; он также работает в Ассоциации аммиачной энергетики и является инженером по инновациям в компании Proton Ventures. «Это помогает смотреть на события с разных точек зрения. Меня заряжает сочетание того, что я делаю что-то полезное и в то же время реалистичное».

И это именно то, что происходит в течение последних нескольких лет. Роувенхорст добавляет, что технология производства возобновляемого аммиака в промышленных масштабах существует с 1920 года. «Но фокус внимания уменьшился, и в последнее время лишь горстка ученых сохранила свою веру в эту концепцию». Но в последние несколько лет ситуация изменилась. «В настоящее время строятся заводы гигаваттного масштаба для работы на возобновляемом аммиаке во многих местах по всему миру. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, аммиак является самым дешевым вариантом транспортировки водорода между континентами. Кроме того, если у вас есть водород , вы можете производить аммиак и наоборот. Таким образом, аммиак может функционировать как носитель водорода. Более того, судоходная отрасль рассматривает аммиак как основной вариант более чистого топлива».

Это означало бы, что миру потребуется гораздо больше аммиака. Согласно недавнему отчету, который написал Роувенхорст, к 2050 году нам может понадобиться в четыре раза больше. И это должно включать минимально возможные уровни CO.₂. Если это удастся, Роувенхорст полагает — на основе расчетов по «клочку бумаги», — что глобальный CO₂ выбросы могут быть сокращены на 5% просто за счет более широкого использования аммиака. Тогда это сразу же становится козырной картой в рамках энергетического перехода.

Тем не менее, он не решается сказать, что аммиак — настоящий святой Грааль. «Вы должны сосредоточиться на добавленной стоимости как для человечества, так и для природы. Например, на континентах может быть более выгодно использовать существующую газовую сеть для производства водорода». Его диссертация также продемонстрировала это. В конце концов, Хааксберген не был идеальной средой для полного перехода на возобновляемый аммиак. «Но во время моей докторской диссертации я работал вместе с Виктором Сагелем и Джимми Фариа над аналогичным исследованием на Кюрасао, где ветра намного больше. Там это потенциально полезное решение. Но даже в отношении климатического кризиса , вы должны быть реалистами и учитывать местный контекст. В противном случае вы можете упустить из виду свою цель».