Under sin praktik som kemiteknikstudent vid danska företaget Haldor Topsøe, UT Ph.D. forskaren Kevin Rouwenhorst insåg de många möjligheter som ammoniak erbjuder. För närvarande används det främst för att tillverka konstgödsel och har därför ett dåligt namn. Men ammoniak är också en av sju kemikalier som ligger till grund för alla kemiska produkter, och den hjälper till att föda omkring 50 % av världens befolkning.

Ammoniak—NH₃ — som en förening av väte och kväve, är en idealisk bärare av energi, särskilt väte. Rouwenhorst, under ledning av Louis van der Ham, ville undersöka detta koncept under sitt avslutande forskningsprojekt i staden där han föddes, Haaksbergen. Skulle byn i Twente kunna överge fossila bränslen och bara använda energi som genereras av vindkraftverk, solpaneler och hållbart producerad ammoniak?

Examensarbetet gav honom aptit på mer. Han kom över en Ph.D. befattning med forskningsgruppen för vetenskap och teknik Catalytic Processes and Materials. Under de senaste fyra åren har han specifikt fokuserat på plasmaförbättrad katalytisk ammoniaksyntes under ledning av Leon Lefferts. "Omkring 80 % av vår luft består av kväve. Detta kväve måste brytas upp under processen för att skapa ammoniak", förklarar Rouwenhorst. "För detta behöver du ett katalytiskt medel. Men kopplingarna är så starka att du behöver industriella temperaturer på mellan 400 och 500 grader Celsius. Plasma hjälper till att realisera samma process vid temperaturer på mellan 200 och 300 grader Celsius."

Men, som så ofta är fallet inom vetenskapen, är vägen till slutdestinationen allt annat än okomplicerad. Detta insågs snart av Ph.D. kandidat. "I praktiken var processen inte det bästa alternativet för att omvandla kväve till ammoniak. Men plasmaprocessen verkade vara användbar för andra applikationer, såsom framställning av salpetersyra, som också används vid tillverkning av konstgödsel."

Dessa experiment i liten skala, i laboratoriet, är en sak. Men Rouwenhorst har funnit att utvecklingen utanför dessa väggar är mycket mer intressant. Eller rättare sagt, det är kombinationen som verkligen tilltalar honom. "Jag är fascinerad av översättningen från grundläggande vetenskap till omfattningen av enorma kemiska fabriker. Och även hur människor kommer att reagera på den här typen av utveckling." Det är därför Rouwenhorst inte bara är Ph.D. kandidat; han arbetar också för Ammoniak Energy Association och är innovationsingenjör för företaget Proton Ventures. "Det hjälper att se utvecklingen ur olika perspektiv. Jag blir energisk av kombinationen av att göra något som är användbart och även realistiskt."

Och det är precis vad som har hänt under de senaste åren. Rouwenhorst tillägger att det har funnits teknik för att producera förnybar ammoniak i industriell skala sedan 1920. "Men fokuset minskade och på senare tid har bara en handfull forskare behållit sin tilltro till konceptet." Men tidvattnet har vänt de senaste åren. "För tillfället byggs fabriker i gigawattskala för att drivas med förnybar ammoniak på många platser runt om i världen. Enligt International Renewable Energy Agency är ammoniak det billigaste alternativet för att transportera väte över kontinenter. Dessutom, om du har väte , kan du göra ammoniak och vice versa. Ammoniak kan därför fungera som en bärare av väte. Dessutom ser sjöfartsindustrin ammoniak som det primära alternativet för renare bränsle."

Detta skulle innebära att världen skulle behöva mycket mer ammoniak. Enligt en färsk rapport som Rouwenhorst skrev skulle vi kunna behöva fyra gånger så mycket till 2050. Och detta måste involvera lägsta möjliga nivåer av CO₂ . Om detta lyckas tror Rouwenhorst – på grundval av en "skrotpapper"-beräkning – att global CO₂ utsläppen skulle kunna minskas med 5 % helt enkelt som ett resultat av den bredare användningen av ammoniak. Det blir då direkt ett trumfkort inom energiövergången.

Ändå tvekar han att säga att ammoniak är en äkta helig gral. "Man måste fokusera på mervärdet för både mänskligheten och naturen. Inom kontinenter kan det till exempel vara mer fördelaktigt att använda det befintliga gasnätet för att producera vätgas." Hans avhandling visade också detta. I slutändan var Haaksbergen inte den idealiska miljön för en fullständig omställning till förnybar ammoniak. "Men under min doktorsexamen arbetade jag tillsammans med Victor Sagel och Jimmy Faria med liknande forskning på Curaçao, där det blåser mycket mer. Där är det potentiellt en användbar lösning. Men även med hänsyn till klimatkrisen , du måste vara realistisk och tänka på det lokala sammanhanget. Annars kan du förlora ditt mål ur sikte." + Utforska vidare

Forskare utvecklar ett nytt sätt att beräkna miljöpåverkan från ammoniakproduktion