Max Home IndustryВ 19 веке европейцы осознали то, что инки знали задолго до этого. Птичий помет, или гуано, стал отличным удобрением.
Так возникла гигантская индустрия, занимающаяся сбором гуано из латиноамериканских птичьих колоний, где собирались огромные кучи этого материала.
Он был настолько богат аммиаком, ключевым ингредиентом, что простой запах мог вызвать кашель и чихание. Не совсем приятный груз для перевозки по всему миру.
Когда в начале 1900-х годов спрос на удобрения вырос, кто-то начал думать: «Может быть, есть другой способ?» Этим человеком был Фриц Хабер, немецкий химик, который вместе с Карлом Бошем разработал процесс Габера-Боша для синтеза аммиака.
Мы используем эту технологию более 100 лет. Без него население мира могло бы составить лишь половину того, что есть сегодня – настолько важно аммиачное удобрение для выращивания продуктов питания.
Но опять же, кто-то спрашивает, должны ли мы поступать по-другому, потому что процесс Габера-Боша, работающий на ископаемом топливе, общеизвестно загрязняет окружающую среду.
На долю производства аммиака в настоящее время приходится почти 2 % мировых выбросов CO2. Теперь ряд компаний стремятся доказать, что они могут производить экологически чистый аммиак или его альтернативы, не нанося вреда климату.
«У нас хорошо герметичная система, ее не чувствуется», — успокаивающе говорит Джо Бич. Он является соучредителем и генеральным директором Starfire Energy, американской фирмы, которая разрабатывает способы производства аммиака из возобновляемых источников энергии, воздуха и воды. Но, утверждает он, острота аммиака на самом деле является преимуществом. Если есть утечка, вы скоро об этом узнаете.
Аммиак, или NH3, представляет собой не что иное, как азот и водород, оба элемента очень распространены. Атмосфера Земли состоит в основном из азота, а вода полна водорода. Starfire Energy использует электролизеры для отделения водорода от воды, а затем подачи его в реактор вместе с азотом для производства аммиака.
Ингредиенты проходят через сотовую структуру с катализатором, похожим на каталитический нейтрализатор в выхлопе вашего автомобиля. Это устройство способствует связыванию азота с водородом, а в конце процесса собирается жидкий аммиак.
Важно отметить, что, по словам Бич, все это может работать на периодически возобновляемых источниках энергии, таких как ветер и солнечная энергия. «Для обычного завода по производству аммиака переход от холода к полной производительности занимает два-три дня», — говорит он. «Для нас это примерно двухчасовой процесс».
После запуска система может включаться и выключаться в течение нескольких минут, следуя капризам возобновляемых источников энергии. Starfire Energy aito поставит свои первые устройства коммерческого масштаба, которые смогут производить тонну аммиака в день, в 2025 году.
В целом, стартапы по производству экологически чистого аммиака хотят показать, что они могут сделать производство аммиака более чистым и простым в управлении. Кроме того, многие, в том числе Starfire Energy, надеются упаковать необходимую технологию в пространство размером с транспортный контейнер, чтобы ее можно было производить недалеко от места использования — в отличие от гигантских заводов Haber-Bosch, работающих сегодня.
«Мы хотим производить удобрения в небольших масштабах, чтобы использовать их более эффективно», — говорит Леа Винтер из Йельского университета. Она отмечает, что сокращение необходимости транспортировать аммиачные удобрения на большие расстояния может еще больше сократить выбросы.
Другая фирма, Atmonia в Исландии, также хочет продавать мини-заводы по производству аммиака, которые помещаются в транспортные контейнеры. Хельга Флосадоттир, соучредитель и генеральный директор, отмечает, что, хотя декарбонизация производства удобрений важна, еще более важная цель заключается в производстве достаточного количества аммиака, чтобы использовать его в качестве топлива. Например, это могло бы помочь миру отказаться от ископаемого топлива для транспорта.
Дуглас Макфарлейн из Университета Монаша в Австралии также является главным научным сотрудником компании Jupiter Ionics. Он согласен с тем, что существует огромный интерес к аммиаку как к топливу, однако добавляет, что производство придется значительно расширить, чтобы удовлетворить ожидаемый спрос. «В конечном итоге эти электростанции должны будут иметь мощность в гигаватт», — говорит он.
Еще технологии бизнеса
Jupiter Ionics в настоящее время планирует построить модуль по производству аммиака мегаваттной мощностью, который сможет производить тонну аммиака в день.
Технология Jupiter Ionics отличается от технологий Starfire Energy и Atmonia тем, что в ней используется литий в качестве посредника для расщепления молекул азота, которые естественным образом существуют в виде прочно связанных пар атомов азота, с образованием нитрида лития. Затем он вступает в реакцию с водородом с образованием аммиака.
В течение следующих 12–18 месяцев компания Jupiter Ionics ai планирует увеличить масштабы своего оборудования до уровня, позволяющего производить килограмм аммиака в день. Виноградный фермер в штате Виктория, у которого на земле есть солнечные батареи, надеется опробовать систему, говорит профессор Макфарлейн.
Как отмечает профессор Винтер, именно успешное распространение этих технологий, вероятно, станет самой большой проблемой для этих фирм.
Есть и другие варианты. Как объясняет Джош Макинани, президент и исполнительный директор Nitricity в США, внесение аммиака на поля приводит к выбросам парниковых газов, которых можно было бы избежать, если бы мы применили более прямой подход к внесению азота, важнейшего элемента, способствующего росту растений, в почву. земля.
Его компания разрабатывает систему, которая использует плазменные элементы на солнечной энергии для фиксации азота из воздуха. Затем ее используют для производства азотной кислоты, которую можно вносить в почву. Первые эксперименты с томатами увенчались успехом, и сейчас компания испытывает свою технологию на поставщиках американской сети быстрого питания Chipotle.
«Нам не требуется никакого производства водорода», — говорит доктор Макинани. «Мы идем прямо за удобрениями».
Билл Дэвид из Оксфордского университета отмечает, что во всем мире уже существует множество инфраструктур, предназначенных для хранения и транспортировки аммиака.
Он хвалит крупные проекты по производству аммиака с использованием возобновляемых источников энергии, например, проект в Узбекистане, который, как сообщается, будет выбрасывать 454 000 тонн аммиака в год с помощью энергии ветра мощностью 2,4 гигаватта.
Хотя аммиак можно использовать в качестве топлива, его также можно расщеплять с выделением водорода, который сам по себе может сжигаться в качестве топлива, отмечает Линдси Мотлоу, старший научный сотрудник Darcy Partners, технологической фирмы, работающей с нефтью. и газовая промышленность.
«Мы наблюдаем реальный прогресс в развитии технологии крекинга аммиака», — говорит она.
Это далеко не птичий помет, не так ли?