Ammoniak er helt nødvendig som gødning for at sikre produktion af fødevarer overalt i verden. I dag fremstilles ammoniak ved hjælp af fossile brændstoffer på store anlæg, hvorfra det distribueres til slutbrugerne. Den nuværende produktionsmetode kræver nemlig både høje temperaturer på flere hundrede grader og et stort tryk på mindst 150 bar. Det betyder, at fremstillingen af ammoniak, hvoraf 90 % anvendes til gødning, lægger beslag på mere end 1 % af verdens samlede energiforbrug. Der er derfor stor interesse for at finde alternative måder at producere ammoniak. Et hold forskere på DTU Fysik med professor Ib Chorkendorff i spidsen er allerede kommet det første skridt.
– Vi har i laboratoriet fremstillet ammoniak både bæredygtigt og under almindelige temperatur- og trykforhold. Til processen har vi anvendt elektricitet i form af elektrokatalyse samt vand og kvælstof fra luften, siger Ib Chorkendorff.
Den nye metode skal i de kommende tre år udvikles i projektet E-Ammonia, som Innovationsfonden har investeret 19,5 mio. kr. i. Projektets meget ambitiøse mål er at skalere den nye fremstillingsmetode med en faktor 1.000, så den ikke blot fungerer på 1 cm2 i laboratoriet, men også på 1 m2 i den virkelige verden. Det vil ske på samme måde som i brændselsceller, nemlig ved at stable cellerne. Hvis det lykkes, vil det være muligt at udvikle produktionsanlæg, der kan fremstille flere kilo ammoniak i timen og dermed er realistiske at introducere på markedet.
– I første omgang forestiller vi os, at eksempelvis gartnerier og landbrug med vandingsanlæg vil være interesserede i selv at kunne fremstille ammoniak. Det vil være billigere for dem, ligesom de lettere vil kunne tildele planterne ammoniak, når de har brug for det – og dermed mindske udvaskningen af uudnyttet kvælstof. I dag udgør transportomkostninger en betydelig del af prisen for gødningen, så et andet oplagt marked for de kommende små ammoniakanlæg er landbrug i udviklingslande, hvor dårlig infrastruktur betyder en mangedobling af prisen. I disse områder vil en selvstændig forsyning af elektricitet til anlægget med eksempelvis solceller også være helt oplagt, fortæller Ib Chorkendorff.
For at sikre at udviklingen af ammoniak-produktionen foregår på den mest optimale måde, indgår virksomheden Spectro Inlets i E-Ammonia projektet. Virksomheden producerer en mikrochip, der indgår i analyseinstrumenter til forskning i vandig elektrokemi og industriel monitorering, eksempelvis på biogasanlæg. Fremover skal den udvikles til også at kunne måle på produktionen af ammoniak.
– Projektet er en fantastisk mulighed for at udvikle vores eksisterende mikrochip til også at kunne måle i de væsker, der indgår i elektrokatalysen til produktion af ammoniak. Vi er allerede godt på vej og har den første prototype klar, fortsætter direktør Anil Thilsted, Spectro Inlets.
Anil Thilsted tilføjer, at den kommende mikrochip også vil kunne åbne døre for virksomheden til andre interessante markeder, eksempelvis til den voksende produktion af batterier til elektronisk udstyr.
Vækstmulighederne for en ny metode til fremstilling af ammoniak er også store. Når E-Ammonia projektet slutter om tre år, er målet at danne en virksomhed til fremstilling og salg af de nye ammoniak-produktionsanlæg. Den amerikanske Breakthrough Energy Ventures fond indgår derfor som partner i projektet og er ansvarlig for at udarbejde den afsluttende business case. Fonden er grundlagt af Bill Gates og 20 andre globale erhvervsledere med ønsket om at støtte start up virksomheder, som kan bidrage til en reduktion på mindst 500 millioner tons udledning af CO2om året. En bæredygtig ammoniakproduktion er således af stor interesse for fonden.
Ib Chorkendorff forudser, at den nye fremstillingsmetode på den helt lange bane vil betyde, at ammoniak også vil kunne anvendes til lagring af energi og som brændstof til eksempelvis skibe.
Kontakt: Ib Chorkendorff, DTU Fysik, mail: ibchork@fysik.dtu.dk
