Ammoniak är den näst vanligaste kemikalien i världen och en viktig komponent i de flesta gödningsmedel, men nuvarande industriella processer för att få ammoniak att producera flera miljoner ton koldioxid-en potent växthusgas-varje år.

Nu, forskare under ledning av Meenesh Singh, biträdande professor i kemiteknik vid University of Illinois Chicago College of Engineering, beskriva en ny process för att producera ammoniak med ett potentiellt mycket lägre koldioxidavtryck. De rapporterar sina fynd i tidningen ACS -katalys .

Kvävgas är en av komponenterna som används för att göra ammoniak, men eftersom kvävebindningar i kvävgas är mycket stabila, det behövs mycket energi för att bryta dem så att kvävet kan binda till väte för att producera ammoniak.

"Nuvarande metoder för att göra ammoniak av kväve är mycket energikrävande och kräver att förbränning av fossila bränslen genererar enorma mängder värme, och detta producerar mycket växthusgas som en biprodukt, sa Singh.

Singh och kollegor har utvecklat en ny metod för att producera ammoniak som bygger på användning av en nätskärm belagd med koppar - en katalysator som hjälper till att binda kväve till väte för att bilda ammoniak. Elektrifieringen av skärmen hjälper till att driva reaktionerna.

Ren kvävgas skjuts genom skärmen och interagerar sedan med vatten, som ger vätet. Även om Singhs process använder liknande mängder energi jämfört med den traditionella processen, det kräver mycket mindre fossila bränslen än traditionella metoder - bara tillräckligt för att elektrifiera skärmen. "Elen kan komma från solenergi eller vindenergi, vilket verkligen skulle göra en enorm skillnad när det gäller att minska utsläppen av växthusgaser, "sa Singh." Även moderna elproducerande kraftverk är mycket effektiva, och om nätet drivs konventionellt, vår process använder fortfarande mindre fossila bränslen och genererar mindre skadliga växthusgaser än konventionell ammoniakproduktion. "

För närvarande, Singhs process producerar 20% ammoniak och 80 procent vätgas. "Vi hoppas kunna öka produktionen av ammoniak, men våra tidiga ansträngningar hittills är lovande, och besparingarna i koldioxidutsläppen är fortfarande betydande om du skulle skala upp vår process för att producera stora mängder ammoniak, "Sa Singh.

Ett provisoriskt patent för den nya processen har lämnats in av UIC Office of Technology Management.

Singhs grupp tittar nu på att använda luft - istället för renad kvävgas - som en kvävekälla för att producera ammoniak med sin unika metod. "Att använda luft skulle ge oss ännu mer besparingar när det gäller växthusgaser eftersom vi använder lätt tillgänglig luft istället för kvävgas, som måste renas och tappas på flaska. "