Amoniac ít carbon cung cấp giải pháp thay thế xanh cho nông nghiệp và vận chuyển hydro
Một phương pháp mới để sản xuất amoniac, bằng cách khai thác sức mạnh độc đáo của kim loại lỏng, có thể giúp cắt giảm đáng kể lượng khí thải carbon do quá trình sản xuất loại hóa chất được sử dụng rộng rãi này gây ra.
Amoniac được sử dụng trong phân bón để trồng phần lớn thực phẩm của chúng ta, nhưng cũng đóng vai trò trong năng lượng sạch như một chất mang để vận chuyển hydro một cách an toàn.
Tuy nhiên, sản xuất amoniac trên toàn cầu phải trả giá rất đắt về mặt môi trường: Nó tiêu thụ hơn 2% năng lượng toàn cầu và thải ra tới 2% lượng khí thải carbon toàn cầu.
Tiến sĩ Karma Zuraiqi, nghiên cứu viên của RMIT và là tác giả chính của nghiên cứu về chủ đề này, cho biết phương pháp thay thế xanh hơn của nhóm bà sử dụng ít hơn 20% nhiệt lượng và ít hơn 98% áp suất so với quy trình Haber-Bosch đã có từ hàng thế kỷ và hiện được sử dụng để phân tách nitơ và hydro thành amoniac.
Công trình này xuất hiện trên tạp chí Nature Catalysis .
Zuraiqi, từ Trường Kỹ thuật RMIT cho biết
“Sản xuất amoniac trên toàn thế giới hiện đang gây ra lượng khí thải gấp đôi so với Úc. Nếu chúng ta có thể cải thiện quy trình này và làm cho nó ít tốn năng lượng hơn, chúng ta có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon,”
Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp sử dụng ít năng lượng cũng hiệu quả trong việc sản xuất amoniac như phương pháp tiêu chuẩn vàng hiện nay bằng cách dựa nhiều hơn vào chất xúc tác kim loại lỏng hiệu quả và ít dựa vào lực áp suất.
Zuraiqi nói
“Đồng và gali mà chúng tôi sử dụng cũng rẻ hơn và dồi dào hơn nhiều so với kim loại quý rutheni được sử dụng làm chất xúc tác trong các phương pháp hiện tại,”
“Tất cả những ưu điểm này làm cho nó trở thành một bước phát triển mới thú vị mà chúng tôi mong muốn tiến hành sâu hơn và thử nghiệm bên ngoài phòng thí nghiệm.”
Kim loại lỏng để giải cứu
Nhóm nghiên cứu bao gồm Giáo sư Torben Daeneke của RMIT đang đi đầu trong việc khai thác các tính chất đặc biệt của chất xúc tác kim loại lỏng để sản xuất amoniac, thu giữ carbon và sản xuất năng lượng.
Chất xúc tác là chất làm cho phản ứng hóa học xảy ra nhanh hơn và dễ dàng hơn mà không bị tiêu thụ.
Nghiên cứu mới nhất này giới thiệu kỹ thuật mới của họ bằng cách tạo ra những giọt kim loại lỏng nhỏ chứa đồng và gali - được đặt tên là "hành tinh nano" theo lớp vỏ cứng, lõi ngoài dạng lỏng và cấu trúc lõi trong dạng rắn - làm chất xúc tác để phân tách các thành phần thô của nitơ và hydro.
Daeneke đã nói
“Kim loại lỏng cho phép chúng ta di chuyển các nguyên tố hóa học theo cách năng động hơn, đưa mọi thứ đến giao diện và tạo điều kiện cho các phản ứng hiệu quả hơn, lý tưởng cho xúc tác,”
“Đồng và gali riêng lẻ đều bị coi là chất xúc tác không tốt cho quá trình sản xuất amoniac, nhưng khi kết hợp lại, chúng lại thực hiện công việc cực kỳ tốt.”
Các cuộc thử nghiệm cho thấy gali có khả năng phân tách nitơ, trong khi sự hiện diện của đồng giúp phân tách hydro, kết hợp lại có hiệu quả như các phương pháp hiện tại nhưng chỉ tốn một phần nhỏ chi phí.
Daeneke đã nói
“Về cơ bản, chúng tôi đã tìm ra cách tận dụng sự tương tác giữa hai kim loại, nâng cao hoạt động riêng lẻ của chúng,”
RMIT hiện đang dẫn đầu việc thương mại hóa công nghệ này, được đồng sở hữu bởi RMIT và QUT.
Nâng cấp cho ngành công nghiệp
Trong khi amoniac được sản xuất theo quy trình Haber-Bosch truyền thống chỉ khả thi ở các cơ sở lớn, thì phương pháp thay thế của nhóm nghiên cứu có thể phù hợp với cả sản xuất quy mô lớn và quy mô nhỏ, phi tập trung, nơi lượng nhỏ được sản xuất với giá rẻ tại các trang trại năng lượng mặt trời, từ đó sẽ cắt giảm chi phí vận chuyển và khí thải.
Ngoài những ứng dụng rõ ràng trong sản xuất amoniac làm phân bón, công nghệ này có thể là động lực quan trọng cho ngành công nghiệp hydro và hỗ trợ quá trình chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch.
“Một cách tốt để làm cho hydro an toàn hơn và dễ vận chuyển hơn là biến nó thành amoniac”, Daeneke giải thích. “Nhưng nếu chúng ta sử dụng amoniac được sản xuất thông qua các kỹ thuật hiện tại làm chất mang hydro, thì lượng khí thải từ ngành công nghiệp hydro có thể làm tăng đáng kể lượng khí thải toàn cầu. Tầm nhìn của chúng tôi là kết hợp công nghệ sản xuất amoniac xanh của mình với các công nghệ hydro, cho phép năng lượng xanh được vận chuyển an toàn trên toàn thế giới mà không bị tổn thất lớn trên đường đi”, ông nói.
Thách thức tiếp theo là nâng cấp công nghệ - công nghệ này cho đến nay đã được chứng minh trong điều kiện phòng thí nghiệm - và thiết kế hệ thống để hoạt động ở áp suất thậm chí còn thấp hơn, khiến nó trở nên thiết thực hơn như một công cụ phi tập trung cho nhiều ngành công nghiệp hơn.
Ông cho biết: “Ở giai đoạn này, chúng tôi thực sự vui mừng với những kết quả đạt được và mong muốn trao đổi với các đối tác tiềm năng quan tâm đến việc mở rộng quy mô cho ngành của họ”.
Amoniac ít carbon cung cấp giải pháp thay thế xanh cho nông nghiệp và vận chuyển hydro
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
