Tổng hợp NH3 qua trung gian lithium từ ethanol có thể loại bỏ nhu cầu sản xuất H2 tái tạo quy mô lớn để khử cacbon trong phân bón và hóa chất
Các nhà nghiên cứu ở Mỹ đã phát triển một phương pháp mới để sản xuất amoniac sạch có thể rẻ hơn 60% so với sử dụng hydro xanh để khử cacbon trong quá trình sản xuất NH 3 .
Hiện nay, amoniac được sản xuất bằng cách kết hợp khí hydro với nitơ từ không khí trong quy trình Haber-Bosch, một quy trình cực kỳ tiêu tốn năng lượng.
Do đó, phần lớn trọng tâm vào việc giảm lượng khí thải NH 3 , đặc biệt là để sử dụng trong phân bón và các hóa chất khác, là khử cacbon nguyên liệu hydro - ngày nay chủ yếu được sản xuất từ khí hóa thạch hoặc than đá - bằng cách sản xuất H 2 xanh từ quá trình điện phân chạy bằng năng lượng tái tạo. .
Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Illinois Chicago (UIC) đã thiết kế một quy trình mới tổng hợp amoniac qua trung gian lithium (LMAS) có thể chạy ở nhiệt độ thấp, kết hợp khí nitơ và chất lỏng cung cấp hydro như ethanol với một điện cực lithium tích điện.
Họ cho biết , các nguyên tử nitơ “dính” vào lithium trước khi kết hợp với hydro để tạo thành các phân tử NH 3 .
Từ đó, cả chất xúc tác lithium và các ion hydro chưa sử dụng đều được tái sinh trong mỗi chu kỳ, nghĩa là phương pháp này không tạo ra sản phẩm phụ với số lượng lớn khí H 2 – một trong những trở ngại của các phương pháp sản xuất amoniac điện hóa tương tự.
Theo Meenesh Singh, trưởng nhóm nghiên cứu, LMAS chỉ có thể có giá 450 USD/tấn NH 3 nếu tăng quy mô - rẻ hơn 60% so với các phương pháp sản xuất amoniac xanh khác.
Giá trung bình hàng tháng gần đây nhất của cơ quan tình báo thị trường S&P đối với amoniac xám dao động từ 299 USD đến 475 USD/tấn, tùy thuộc vào nơi nó được sản xuất, trong khi một tấn NH 3 xanh làm từ hydro tái tạo được tính toán có giá từ 750 USD đến 888 USD.
“Phương pháp dựa trên lithium thực sự có thể được tìm thấy trong bất kỳ sách giáo khoa hóa học hữu cơ nào. Nó rất nổi tiếng” Singh nói. “Nhưng làm cho chu trình này diễn ra hiệu quả và đủ chọn lọc để đáp ứng các mục tiêu khả thi về mặt kinh tế là đóng góp của chúng tôi.”
Ethanol hiện được sản xuất hàng loạt trên khắp thế giới với giá khá rẻ từ sinh khối, chủ yếu là ngô và mía, nhưng nó cũng có thể được sản xuất từ các chất phi thực phẩm, chẳng hạn như rơm, cỏ switchgrass và thân cây ngô (vỏ, lá và thân cây còn sót lại một lần). ngô được thu hoạch).
Nhưng các nhà nghiên cứu của UIC vẫn chưa nêu rõ lượng phát thải dự kiến trong vòng đời của LMAS so với các phương pháp sản xuất amoniac xanh khác.
Bài báo của UIC về nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí khoa học Vật liệu & Giao diện Ứng dụng ACS , đã bị chỉ trích trong một số quý vì quá lạc quan về việc giảm chi phí trong tương lai từ công nghệ này.
Paul Martin của Khoa học Hydro cho biết: “Đã có rất nhiều tuyên bố về phương pháp tổng hợp amoniac điện hóa qua trung gian lithium trong hai năm qua trong tài liệu hóa học của nhiều nhóm nghiên cứu khác nhau, tất cả đều mang lại hy vọng về các phương pháp sản xuất amoniac ở nhiệt độ thấp, áp suất khiêm tốn”. Liên minh.
“Thông thường, những bài báo này đưa ra những tuyên bố khó hiểu về những vấn đề quan trọng như hiệu suất dòng điện (coulonbic), mà người đọc đôi khi nhầm lẫn với yếu tố quan trọng hơn là hiệu quả sử dụng năng lượng. Ví dụ: bài báo hiện tại này không chứng minh bất kỳ kết quả thử nghiệm nào có hiệu suất năng lượng lớn hơn 10%, với hầu hết các kết quả đều thấp hơn rất nhiều - một con số mà quá trình điện phân nước cộng với quá trình tổng hợp amoniac của Haber Bosch có thể rất dễ dàng vượt quá một biên độ rộng. .
“Ở quy mô lớn, một phần đáng kể chi phí của amoniac là năng lượng đầu vào, vì vậy hiệu quả rất quan trọng. Theo tôi, các kết luận kinh tế-kỹ thuật trong bài báo về việc giảm tổng chi phí so với quy trình Haber Bosch khi cung cấp hydro xanh, theo tôi, đã bị cường điệu quá mức và không phản ánh các kết quả được chứng minh trong phòng thí nghiệm. Bài báo cho thấy bằng chứng về sự đánh giá ngang hàng không đầy đủ, đặc biệt là các tuyên bố về kinh tế-kỹ thuật.”
Amoniac ngày nay được sử dụng để sản xuất phân bón và hóa chất và đang được coi là nhiên liệu vận chuyển sạch chính trong những năm tới.
Bài viết này được cập nhật vào ngày 3 tháng 4 với những bình luận của Paul Martin.
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/@PacificGroupCoLtd
