Ez a folyékony fém katalizátor sokkal zöldebb ammóniagyártás felé mutat

Az új módszer a műtrágya-előállítás fenntarthatóbbá tétele mellett felpörgetheti a hidrogén üzemanyag terjedését is, hiszen annak szállítóközegeként szintén fontos szerepet játszhat.

Az ausztrál RMIT Egyetem kutatói forradalmi módszert fejlesztettek ki az ammónia előállítására, folyékony fém katalizátor segítségével, ami jelentősen csökkentheti az ipari termeléshez kapcsolódó szén-dioxid-kibocsátás mértékét. Az ammóniagyártás nemcsak a műtrágya-előállítás alapvető feltétele, hanem a jövő tiszta energiatermelésének fontos szereplője lehet, mint a hidrogén szállítóközege. Lényeges tehát, hogy minél zöldebb megoldásokkal állítsa elő a világ, mert az ammóniagyártás jelenleg a globális energiafogyasztás több mint két százalékát emészti fel, és hasonló mértékben járul hozzá a globális szén-dioxid-kibocsátáshoz is.

Dr. Karma Zuraiqi (képünkön), az RMIT kutatója és a vonatkozó tanulmány vezető szerzője szerint az általuk kifejlesztett módszer 20 százalékkal kevesebb hőt és 98 százalékkal kevesebb nyomást igényel, mint a mai ipari standard, a Haber-Bosch eljárás. Ez utóbbi az ammónia előállításának legelterjedtebb módszere, viszont nagy mennyiségű energiát igényel, mivel magas hőmérsékleten és nyomáson történik a nitrogén és hidrogén molekulák szétválasztása.

Így zöldíthető az ammóniagyártás

„Az ammóniagyártás jelenleg kétszer annyi szén-dioxid-kibocsátást eredményez, mint egész Ausztrália. Ha ezt a folyamatot fejleszteni tudjuk, és kevésbé energiaigényessé tesszük, komoly hatással lehetünk a globális kibocsátás csökkentésére” – mondta Zuraiqi. A Nature Catalysis folyóiratban publikált tanulmány szerint az új eljárás hatékonysága eléri a jelenlegi ipari módszerek szintét, de közben drasztikusan lecsökkenti az energiafelhasználást.

A módszer titka a folyékony fémek katalitikus hatásában rejlik, hiszen ezek képesek hatékonyabban lebontani a nitrogén és hidrogén molekulákat.

Zuraiqi szerint a folyamat során réz és gallium folyékony fém kombinációját használták katalizátorként, ami olcsóbb és elérhetőbb, mint a jelenleg alkalmazott ruténium. „A réz és gallium együttes használata lehetővé tette a két fém közti szinergiák kihasználását, amelyek együttesen hatékonyabbak, mint külön-külön. Ez az áttörés lehetőséget ad arra, hogy jelentős költségcsökkentést érjünk el az ammóniagyártásban.”

Milyen hatása lehet a folyékony fém katalizátor alkalmazásának?

A kutatócsapat, köztük Torben Daeneke professzor, a folyékony fém katalizátorok tulajdonságainak kihasználásával nemcsak az ammóniagyártást, hanem a szén-dioxid-megkötést és az energia-előállítást is forradalmasíthatja. A mostani tanulmány kutatásához folyékony fémcseppeket hoztak létre, amelyek katalizátorként réz és gallium kombinációjával bontották szét a nitrogén, illetve hidrogén molekulákat.

„A folyékony fémek dinamikusabb kémiai reakciókat tesznek lehetővé, ami ideális a katalízishez. Bár a réz és a gallium önmagában nem túl jó a katalízishez, együtt rendkívül hatékonyan működnek” – magyarázta Daeneke. A kutatás azt mutatja, hogy a gallium hatékonyan bontja szét a nitrogént, míg a réz a hidrogén szétválasztásában segít, így a két fém kombinációja az ipari módszerekhez felhasznált erőforrások töredékének felhasználásával képes ammóniát előállítani. Az RMIT már meg is kezdte a technológia kereskedelmi hasznosítását, amelynek tulajdonjogát a Queenslandi Műszaki Egyetemmel közösen birtokolja.

Főoldali kép: Michael Quin, RMIT