Cara baru ramah lingkungan untuk membuat amonia bisa menjadi keuntungan bagi pertanian, ekonomi hidrogen
Green Tech

Cara baru ramah lingkungan untuk membuat amonia bisa menjadi keuntungan bagi pertanian, ekonomi hidrogen


Produksi amonia tradisional menghabiskan 2 persen energi dunia dan menyumbang 1 persen emisi karbon dioksida dunia industri. Kredit: Shutterstock

Amonia telah menopang kemanusiaan sejak awal abad ke-20, tetapi produksinya meninggalkan jejak karbon yang sangat besar. Sekarang para peneliti telah menemukan cara untuk membuatnya 100 persen terbarukan.

Insinyur kimia di UNSW Sydney dan University of Sydney telah menemukan cara untuk membuat amonia ‘hijau’ dari udara, air, dan listrik terbarukan yang tidak memerlukan suhu tinggi, tekanan tinggi, dan infrastruktur besar yang saat ini diperlukan untuk menghasilkan senyawa penting ini.

Dan metode produksi baru — didemonstrasikan dalam konsep pembuktian berbasis laboratorium — juga memiliki potensi untuk berperan dalam transisi global menuju ekonomi hidrogen, di mana amonia semakin dilihat sebagai solusi untuk masalah penyimpanan dan pengangkutan energi hidrogen. .

Dalam makalah yang diterbitkan hari ini di Ilmu Energi dan Lingkungan, penulis dari UNSW dan University of Sydney mengatakan bahwa sintesis amonia adalah salah satu pencapaian penting abad ke-20. Ketika digunakan dalam pupuk yang melipatgandakan hasil tanaman pangan, hal itu memungkinkan pertanian untuk menopang populasi global yang terus berkembang.

Tetapi sejak awal tahun 1900-an ketika pertama kali diproduksi dalam skala besar, produksi amonia telah menghabiskan banyak energi — membutuhkan suhu lebih tinggi dari 400 ° C dan tekanan lebih dari 200atm — dan semuanya didukung oleh bahan bakar fosil.

Dr. Emma Lovell, rekan penulis makalah dari Fakultas Teknik Kimia UNSW, mengatakan cara tradisional untuk membuat amonia — yang dikenal sebagai proses Haber-Bosch — hanya hemat biaya bila diproduksi dalam skala besar karena besarnya jumlah energi dan bahan mahal yang dibutuhkan.

“Cara kami saat ini membuat amonia melalui metode Haber-Bosch menghasilkan lebih banyak CO2 daripada reaksi pembuatan kimia lainnya, “katanya.

“Faktanya, membuat amonia menghabiskan sekitar 2 persen energi dunia dan menghasilkan 1 persen CO-nya2—Yang merupakan jumlah yang sangat besar jika Anda memikirkan semua proses industri yang terjadi di seluruh dunia. “

Dr. Lovell mengatakan selain jejak karbon besar yang ditinggalkan oleh proses Haber-Bosch, harus menghasilkan jutaan ton amonia di lokasi terpusat berarti lebih banyak energi yang dibutuhkan untuk mengangkutnya ke seluruh dunia, belum lagi bahaya yang ditimbulkan. dengan menyimpan dalam jumlah besar di satu tempat.

Oleh karena itu, dia dan rekan-rekannya melihat bagaimana memproduksinya dengan murah, dalam skala yang lebih kecil dan menggunakan energi terbarukan.

“Cara kami melakukannya tidak bergantung pada sumber daya bahan bakar fosil, atau mengeluarkan CO2, “Kata Dr. Lovell.

“Dan setelah tersedia secara komersial, teknologinya dapat digunakan untuk memproduksi amonia langsung di lokasi dan sesuai permintaan — petani bahkan dapat melakukannya di lokasi dengan menggunakan teknologi kami untuk membuat pupuk — yang berarti kami meniadakan kebutuhan penyimpanan dan transportasi. Dan kami melihat secara tragis di Beirut baru-baru ini betapa berpotensi berbahaya menyimpan amonium nitrat.

“Jadi jika kita bisa membuatnya secara lokal untuk digunakan secara lokal, dan membuatnya sesuai kebutuhan, maka ada manfaat besar bagi masyarakat serta kesehatan planet ini.”

Keluar dari udara tipis

ARC DECRA Rekan dan rekan penulis Dr. Ali (Rouhollah) Jalili mengatakan mencoba mengubah nitrogen atmosfer (N2) langsung ke amonia menggunakan listrik “telah menjadi tantangan yang signifikan bagi para peneliti selama dekade terakhir, karena kestabilan yang melekat pada N2 yang membuatnya sulit untuk dibubarkan dan dipisahkan. “

Dr. Jalili dan koleganya merancang eksperimen laboratorium bukti konsep yang menggunakan plasma (bentuk petir yang dibuat dalam tabung) untuk mengubah udara menjadi perantara yang dikenal di kalangan ahli kimia sebagai NOx — baik NO2- (nitrit) atau NO3- (nitrat). Nitrogen dalam senyawa ini jauh lebih reaktif daripada N2 di udara.

“Bekerja dengan kolega Universitas Sydney kami, kami merancang berbagai reaktor plasma yang dapat diskalakan yang dapat menghasilkan perantara NOx pada tingkat yang signifikan dan efisiensi energi yang tinggi,” katanya.

“Setelah kami menghasilkan perantara itu dalam air, merancang katalis selektif dan menskalakan sistem menjadi jauh lebih mudah. ​​Terobosan teknologi kami adalah dalam desain reaktor plasma berkinerja tinggi yang digabungkan dengan elektrokimia.”

Profesor Patrick Cullen, yang memimpin tim University of Sydney, menambahkan: “Plasma atmosfer semakin banyak digunakan dalam kimia hijau. Dengan mendorong pelepasan plasma di dalam gelembung air, kami telah mengembangkan cara untuk mengatasi tantangan efisiensi energi dan penskalaan proses, memindahkan teknologi lebih dekat ke adopsi industri. “

Solusi penyimpanan

Profesor Scientia Rose Amal, yang merupakan salah satu direktur Pusat Pelatihan ARC untuk Ekonomi Hidrogen Global, mengatakan selain keuntungan dapat menurunkan teknologi, metode produksi amonia ‘hijau’ tim dapat memecahkan masalah penyimpanan dan transportasi energi hidrogen.

“Hidrogen sangat ringan, jadi Anda membutuhkan banyak ruang untuk menyimpannya, jika tidak, Anda harus mengompres atau mencairkannya,” kata Profesor Amal.

“Tapi amonia cair sebenarnya menyimpan lebih banyak hidrogen daripada hidrogen cair itu sendiri. Dan karena itu telah terjadi peningkatan minat dalam penggunaan amonia sebagai vektor energi potensial untuk ekonomi bebas karbon.”

Profesor Amal mengatakan amonia berpotensi dibuat dalam jumlah besar menggunakan metode hijau baru yang siap untuk diekspor.

“Kita bisa menggunakan elektron dari ladang surya untuk membuat amonia dan kemudian mengekspor sinar matahari kita sebagai amonia daripada hidrogen.

“Dan ketika sampai ke negara-negara seperti Jepang dan Jerman, mereka dapat memisahkan amonia dan mengubahnya kembali menjadi hidrogen dan nitrogen, atau mereka dapat menggunakannya sebagai bahan bakar.”

Tim selanjutnya akan mengalihkan perhatiannya untuk mengkomersialkan terobosan ini, dan berusaha membentuk perusahaan spin-out untuk membawa teknologinya dari skala laboratorium ke lapangan.


Peneliti mengidentifikasi proses baru untuk menghasilkan amonia dengan jejak karbon yang jauh lebih kecil


Informasi lebih lanjut:
Jing Sun dkk. Proses elektrokatalitik plasma hibrid untuk produksi amonia yang berkelanjutan, Energi & Ilmu Lingkungan (2021). DOI: 10.1039 / D0EE03769A

Disediakan oleh Universitas New South Wales

Kutipan: Cara baru ramah lingkungan untuk membuat amonia bisa bermanfaat bagi pertanian, ekonomi hidrogen (2021, 20 Januari) diakses 24 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-eco-friendly-ammonia-boon- pertanian-hidrogen.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel