Ученые хотят уменьшить воздействие аммиака на окружающую среду
Ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США объединили усилия, чтобы найти способ уменьшить воздействие производства аммиака на окружающую среду.
Хотя аммиак имеет глобальное значение как основной ингредиент в производстве удобрений, аммиак, конечно же, уже много лет используется в гораздо меньших количествах в качестве эффективного промышленного хладагента.
Несмотря на свою репутацию природного, экологически чистого хладагента, аммиак также вносит значительный вклад в мировые выбросы парниковых газов и использование ископаемого топлива. Обычно он основан на процессе Габера-Боша, разработанном в начале 1900-х годов — процессе, который в значительной степени зависит от невозобновляемых ископаемых видов топлива и способствует выбросам в атмосферу как двуокиси углерода, так и метана.
Теперь исследователи из Аргоннской национальной лаборатории смоделировали, сколько будет стоить использование более экологически чистых методов, которые выделяют меньше углерода для производства аммиака.
«Конечная цель — использовать возобновляемую или ядерную энергию и чистый водород для ее производства», — сказал старший научный сотрудник Аргонны Амгад Эльговейни.
Элговейни и его коллеги использовали модель Аргоннских парниковых газов, регулируемых выбросов и использования энергии в технологиях (GREET) для оценки воздействия на окружающую среду производства аммиака из различных источников энергии. Затем они использовали технико-экономическую модель, чтобы оценить стоимость двух разных способов более устойчивого производства аммиака.
Первый способ позволяет избежать выброса некоторого количества углерода за счет улавливания процента произведенного углерода и последующего его хранения в геологических формациях. Утверждается, что этот технологический путь может быть реализован с относительно низкими затратами, поскольку общая стоимость производства аммиака увеличивается всего примерно на 20%.
В другом почти нулевом углеродном пути вода подвергается электролизу для получения водорода, который затем соединяется с азотом для получения аммиака. «Использование возобновляемой или ядерной энергии для расщепления воды с помощью электролиза дает нам возможность производить аммиак практически без воздействия углерода», — сказал Элговейни. «Тем не менее, стоимость этого в настоящее время выше, чем путь улавливания углерода».
По словам Элговейни, есть значительные возможности для снижения стоимости технологии электролиза, что в конечном итоге может сделать путь электролиза воды более конкурентоспособным по стоимости. «Исследования в этой области могут в конечном итоге существенно изменить рынок, но потребуются инвестиции в разработку и расширение производства технологий электролиза», — сказал он.
Работа Аргонна является одним из ряда исследований по поиску более экономичного и устойчивого способа производства аммиака.
Исследователи из Университета Нотр-Дам, штат Индиана, работают над использованием плазмы — ионизированного газа — в сочетании с катализаторами, не содержащими благородных металлов, для производства аммиака в гораздо более мягких условиях, чем это возможно с помощью Габера-Боша.
Между тем, исследователи из Инженерной школы Джорджа Р. Брауна Университета Райса в Хьюстоне недавно разработали неорганический экологически чистый метод синтеза аммиака по требованию в условиях окружающей среды.
В Японии ученые из Токийского технологического института утверждают, что облегчили синтез аммиака при гораздо более низкой температуре с использованием гидрида кальция и фторида в качестве катализатора.
