Les chercheurs de l'Université de Sydney ont exploité la foudre de fabrication humaine pour développer une méthode plus efficace de génération de l'ammoniac – l'un des produits chimiques les plus importants du monde. L'ammoniac est également le principal ingrédient des engrais qui représentent près de la moitié de toute la production alimentaire mondiale.
La recherche a été publiée dans Édition internationale d'Angewandte Chemie.
L'équipe a développé avec succès une méthode plus simple pour produire de l'ammoniac (NH3) sous forme de gaz. Les efforts antérieurs d'autres laboratoires ont produit de l'ammoniac dans une solution (Ammonium, NH4+), ce qui nécessite plus d'énergie et de processus pour le transformer en produit de gaz final.
La méthode actuelle pour générer de l'ammoniac, le processus Haber-Bosch, a un grand coût climatique, laissant une énorme empreinte carbone. Cela doit également se produire à grande échelle et proche des sources de gaz naturel bon marché pour le rendre rentable.
Le processus chimique qui a nourri le monde et l'équipe de Sydney cherchent à le révolutionner
L'ammoniac naturel (principalement sous la forme de excréments d'oiseaux) était autrefois si élevé à la demande, il alimentait les guerres.
L'invention du processus Haber-Bosch au XIXe siècle a rendu l'ammoniac humain possible et a révolutionné l'agriculture moderne et l'industrie. Actuellement, 90% de la production mondiale d'ammoniac repose sur le processus Haber-Bosch.
«L'appétit de l'industrie pour l'ammoniac ne fait que croître. Au cours de la dernière décennie, la communauté scientifique mondiale, y compris notre laboratoire, a voulu découvrir un moyen plus durable de produire de l'ammoniac qui ne s'appuie pas sur des combustibles fossiles.
« Actuellement, la génération de l'ammoniac nécessite une production centralisée et un transport à longue distance du produit. Nous avons besoin d'un` `ammoniac vert '' à faible coût, décentralisé et évolutif » « , a déclaré le chercheur principal, le professeur PJ Cullen de l'École de génie chimique et biomoléculaire de l'Université de Sydney.
Son équipe travaille sur la production « Ammonia vert » depuis six ans.
« Dans cette recherche, nous avons développé avec succès une méthode qui permet de convertir l'air en ammoniac sous sa forme gazeuse en utilisant l'électricité. Un pas énorme vers nos objectifs. »
L'ammoniac contient trois molécules d'hydrogène, ce qui signifie qu'elle peut être utilisée comme support efficace et source d'hydrogène comme source d'énergie, même potentiellement comme un moyen efficace de stockage et de transport de l'hydrogène. Les corps de l'industrie ont constaté qu'ils peuvent accéder à l'hydrogène en «craquant» l'ammoniac pour séparer les molécules pour utiliser l'hydrogène.
L'ammoniac est également un candidat solide pour une utilisation comme carburant sans carbone en raison de sa composition chimique. Cela a attiré l'intérêt de l'industrie du transport maritime, qui est responsable d'environ 3% de toutes les émissions mondiales de gaz à effet de serre.
Cracking une énigme chimique
La nouvelle méthode de l'équipe du professeur Cullen pour générer des œuvres d'ammoniac en exploitant la puissance du plasma, en électrisant ou en excitant l'air.
Mais l'étoile est un électrolyzer à base de membrane, une boîte d'argent apparemment non descriptive, où la conversion en ammoniac gazeux se produit.
Pendant le processus Haber-Bosch, l'ammoniac (NH3) est fabriqué en combinant l'azote (n2) et l'hydrogène (h2) des gaz à des températures élevées et une pression en présence d'un catalyseur (une substance qui accélère une réaction chimique).
La méthode à base de plasma développée par l'équipe du professeur Cullen a développée utilise de l'électricité pour exciter l'azote et les molécules d'oxygène dans l'air. L'équipe passe ensuite ces molécules excitées à l'électrolyzer à base de membrane pour convertir les molécules excitées en ammoniac.
Les chercheurs ont déclaré que c'était une voie plus simple pour la production d'ammoniac.
Le professeur Cullen a déclaré que les résultats signalent une nouvelle phase pour rendre possible l'ammoniac vert. L'équipe travaille désormais à rendre la méthode plus économe en énergie et compétitive par rapport au processus Haber-Bosch.
« Cette nouvelle approche est un processus en deux étapes, à savoir la combinaison du plasma et de l'électrolyse. Nous avons déjà rendu le composant plasma viable en termes d'efficacité énergétique et d'évolutivité.
« Pour créer une solution plus complète à une productive d'ammoniac durable, nous devons pousser l'efficacité énergétique de la composante électrolyante », a déclaré le professeur Cullen.
