Amoniac: 'Con át chủ bài cho quá trình chuyển đổi năng lượng'
Kevin Rouwenhorst. Ảnh: Đại học Twente
Trong thời gian thực tập với tư cách là sinh viên Công nghệ Hóa học tại công ty Đan Mạch Haldor Topsøe, UT Ph.D. nhà nghiên cứu Kevin Rouwenhorst nhận ra nhiều cơ hội do amoniac mang lại. Hiện tại, nó chủ yếu được sử dụng để sản xuất phân bón nhân tạo và do đó có một cái tên xấu. Nhưng amoniac cũng là một trong bảy chất hóa học tạo nên nền tảng của tất cả các sản phẩm hóa học, và nó giúp cung cấp thức ăn cho khoảng 50% dân số thế giới.
Amoniac — NH3 — là hợp chất của hydro và nitơ, là chất mang năng lượng lý tưởng, đặc biệt là hydro. Rouwenhorst, dưới sự giám sát của Louis van der Ham, muốn điều tra khái niệm này trong dự án nghiên cứu cuối cùng của mình tại thị trấn nơi ông sinh ra, Haaksbergen. Liệu ngôi làng ở Twente có thể từ bỏ nhiên liệu hóa thạch và chỉ sử dụng năng lượng do tuabin gió, tấm pin mặt trời và amoniac sản xuất bền vững được không?
Luận án đã khiến anh ta thèm muốn nhiều hơn nữa. Anh ấy đã có bằng Tiến sĩ. vị trí với nhóm nghiên cứu KH&CN Quy trình và Vật liệu Xúc tác. Trong bốn năm qua, ông đã đặc biệt tập trung vào tổng hợp amoniac xúc tác tăng cường plasma dưới sự giám sát của Leon Lefferts. Rouwenhorst giải thích: “Khoảng 80% không khí của chúng ta được tạo thành từ nitơ. Lượng nitơ này phải được phân hủy trong quá trình này để tạo ra amoniac,” Rouwenhorst giải thích. "Để đạt được điều này, bạn cần một tác nhân xúc tác. Nhưng các kết nối mạnh đến mức bạn cần nhiệt độ công nghiệp từ 400 đến 500 độ C. Plasma giúp thực hiện quá trình tương tự ở nhiệt độ từ 200 đến 300 độ C."
Tuy nhiên, như thường lệ trong khoa học, lộ trình đến đích cuối cùng là bất cứ điều gì nhưng đơn giản. Điều này sớm được nhận ra bởi Ph.D. ứng viên. "Trên thực tế, quy trình này không phải là lựa chọn tốt nhất để chuyển nitơ thành amoniac. Nhưng quy trình plasma dường như hữu ích cho các ứng dụng khác, chẳng hạn như sản xuất axit nitric, cũng được sử dụng trong sản xuất phân bón nhân tạo."
Những thí nghiệm này ở quy mô nhỏ, trong phòng thí nghiệm, là một chuyện. Nhưng Rouwenhorst nhận thấy những phát triển bên ngoài những bức tường này thú vị hơn nhiều. Hay nói đúng hơn, đó là sự kết hợp thực sự hấp dẫn anh ấy. "Tôi bị cuốn hút bởi bản dịch từ khoa học cơ bản sang quy mô của các nhà máy hóa chất khổng lồ. Và cũng như cách mọi người sẽ phản ứng với loại hình phát triển này." Đó là lý do tại sao Rouwenhorst không chỉ là một Tiến sĩ. ứng viên; ông cũng đang làm việc cho Hiệp hội Năng lượng Amoniac và là Kỹ sư đổi mới cho công ty Proton Ventures. "Nó giúp xem sự phát triển từ nhiều khía cạnh khác nhau. Tôi tràn đầy năng lượng khi kết hợp làm điều gì đó hữu ích và cũng thực tế."
Và đó chính xác là những gì đã diễn ra trong vài năm qua. Rouwenhorst cho biết thêm rằng đã có công nghệ sản xuất amoniac tái tạo trên quy mô công nghiệp từ năm 1920. "Nhưng sự tập trung giảm dần và gần đây chỉ có một số ít các nhà khoa học duy trì niềm tin vào khái niệm này." Nhưng tình thế đã thay đổi trong vài năm qua. "Hiện tại, các nhà máy trên quy mô gigawatt đang được xây dựng để chạy bằng amoniac tái tạo tại nhiều địa điểm trên thế giới. Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế, amoniac là lựa chọn rẻ nhất để vận chuyển hydro qua các lục địa. Ngoài ra, nếu bạn có hydro , bạn có thể tạo ra amoniac và ngược lại. Do đó, amoniac có thể hoạt động như một chất vận chuyển hydro. Hơn nữa, ngành vận tải biển xem amoniac là lựa chọn chính cho nhiên liệu sạch hơn. "
Điều này có nghĩa là thế giới sẽ cần nhiều amoniac hơn. Theo một báo cáo gần đây mà Rouwenhorst đã viết, chúng ta có thể cần gấp 4 lần vào năm 2050. Và điều này phải liên quan đến mức CO2 thấp nhất có thể. Nếu điều này thành công, Rouwenhorst tin rằng - trên cơ sở tính toán "giấy vụn" - rằng lượng khí thải CO2 toàn cầu có thể giảm 5% chỉ đơn giản là kết quả của việc sử dụng amoniac rộng rãi hơn. Sau đó, nó ngay lập tức trở thành một con át chủ bài trong quá trình chuyển đổi năng lượng.
Tuy nhiên, anh ta do dự khi nói rằng amoniac là một chén thánh chính hiệu. "Bạn phải tập trung vào giá trị gia tăng cho cả nhân loại và thiên nhiên. Ví dụ, trong các lục địa, có thể có lợi hơn nếu sử dụng mạng lưới khí hiện có để sản xuất hydro." Luận án của ông cũng chứng minh điều này. Cuối cùng, Haaksbergen không phải là môi trường lý tưởng để chuyển đổi hoàn toàn thành amoniac tái tạo. "Tuy nhiên, trong quá trình làm bằng Tiến sĩ, tôi đã làm việc cùng với Victor Sagel và Jimmy Faria về nghiên cứu tương tự ở Curaçao, nơi có nhiều gió hơn. Ở đó, nó có khả năng là một giải pháp hữu ích. Nhưng, ngay cả đối với cuộc khủng hoảng khí hậu , bạn phải thực tế và cân nhắc bối cảnh địa phương. Nếu không, bạn có thể đánh mất mục tiêu của mình. "
