Screenshot YouTube
Als u aan ammoniak denkt, denkt u misschien aan de schoonmaakmiddelen voor uw huis. Als boer weet je dat ammoniak de basis is voor de meeste meststoffen.
Maar ammoniak is ook een veelbelovende bron van koolstofvrije brandstof.
Het heeft een energiedichtheid zoals olie, maar is niet vervuilend. Ammoniak bevat 20 maal zoveel energie als een elektrische lithium-ionbatterij. Het is vloeibaar bij kamertemperatuur, dus er is geen enorme hoeveelheid elektriciteit nodig om extra gekoeld te worden, zoals waterstof (een ander alternatief voor fossiele brandstoffen), dat pas vloeibaar wordt bij min 423,17 graden Fahrenheit.
Ammoniak is niet zo brandbaar en ook niet zo explosief als waterstof of benzine.
Dit alles maakt ammoniak precies het soort brandstofalternatief dat het mogelijk moet maken om schepen, vrachtwagens en mogelijk zelfs vliegtuigen af te schaffen van fossiele brandstoffen. (Passagiersvoertuigen, afgezien van een paar uitzonderingen zoals Toyota's waterstofaangedreven Mirai, maken stevig gebruik van de elektrische batterijtrein.)
Om dat te bereiken is echter groene productie nodig, waarbij hernieuwbare energiebronnen worden gebruikt om de reacties aan te drijven. Anders is de productie van ammoniak bijzonder vervuilend: bij de productie van een ton ammoniak komt 2,5 ton CO2 vrij.
De Israëlische startup Nitrofix heeft een andere aanpak ontwikkeld.
In plaats van te vertrouwen op grote hoeveelheden extern opgewekte elektriciteit – al dan niet groen – werkt Nitrofix aan een gespecialiseerde katalysator die de hoeveelheid energie die nodig is om ammoniak te produceren met 90% vermindert.
Een duurzame energiedroom
De katalysator is uitgevonden door chemicus prof. Ronny Neumann van het Weizmann Institute of Science . Nitrofix werkte samen met Weizmann's Yeda- technologieoverdrachtsbedrijf om de technologie in licentie te geven voor commercialisering.
Ammoniak bestaat uit één stikstofatoom en drie waterstofatomen (NH3). Nitrofix combineert stikstof uit de lucht met waterstof uit water om ammoniak te maken.
Het is een droom van hernieuwbare energie: meng gewoon lucht en water en je krijgt een brandstof die zo krachtig is als olie, en het enige bijproduct is zuurstof. Dat is een van de redenen voor de naam van het bedrijf.
“Wij ‘repareren’ stikstof”, vertelt Nitrofix CEO Ophira Melamed aan ISRAEL21c.
De katalysator van Nitrofix is “een organometaalverbinding die de stikstof voor de reactie vasthoudt, waardoor de benodigde activeringsenergie wordt verminderd”, verduidelijkt Melamed.
Met ‘organometaal’ bedoelt Melamed dat de katalysatorverbinding zowel organische koolstofatomen en oxiden bevat als enkele metaalatomen zoals ijzer.
Nitrofix CTO Meital Alon, links, en CEO Ophira Melamed. Foto met dank aan Nitrofix via ISRAEL21c
De aanpak van Nitrofix verschilt van andere methoden voor de productie van ammoniak, waarbij waterstofgas wordt geproduceerd in plaats van water, waaruit de juiste atomen worden gewonnen.
Waterstofgas heeft als nadeel dat het methaan bevat, dat de neiging heeft uit leidingen te lekken. De Amerikaanse Environmental Protection Agency schat dat methaan 28 tot 36 maal het opwarmingspotentieel heeft van CO2.
Nitrofix hoopt de “Haber-Bosch-aanpak” te verbeteren die door de meeste andere ammoniakproductiebedrijven wordt gebruikt.
Haber-Bosch heeft twee stappen. De eerste is de productie van waterstofgas. De tweede is een reactie tussen dat gas en stikstof. De meeste fabrieken in Haber-Bosch gebruiken fossiele brandstoffen om de waterstofproductie aan te drijven.
“Het vereist hoge temperaturen en hoge druk – 300 graden Celsius en 400 atmosfeer, die beide zeer energie-intensief zijn”, legt Melamed ISRAEL21c uit. “We doen het bij kamertemperatuur, bij 50 graden Celsius, met een druk van 10 atmosfeer.”
Ammoniak als scheepsbrandstof
In de scheepvaart is er al sprake van enige vooruitgang op het gebied van ammoniak als brandstof.
Dat is logisch: de scheepvaart stoot jaarlijks meer dan een miljard ton koolstof uit. Als het een land zou zijn, zou de scheepvaart de zesde grootste uitstoter ter wereld worden, na China, de Verenigde Staten, India, Rusland en Japan.
Er zijn momenteel geen schepen die op ammoniak varen, hoewel Ophira Melamed, CEO van Nitrofix, zegt dat het eerste schip later dit jaar te water zal gaan. Dat schip, de Kriti Future, is eigendom van Avin International uit Griekenland.
Een ander door ammoniak aangedreven schip , een sleepboot uit 1957, aangemeerd in New York, wordt aangepast door een andere ammoniak-startup, Amogy.
Totdat er schepen op ammoniakbasis arriveren, zijn er tal van toepassingen voor groene ammoniak op het land. Jaarlijks wordt ongeveer 160 miljoen ton ammoniak gebruikt, waarvan 80% voor het maken van kunstmest.
Ammoniak wordt ook gebruikt als koelgas, voor waterzuivering en bij de productie van kunststoffen, explosieven, textiel, pesticiden, kleurstoffen en andere chemicaliën.
Andere toepassingen voor ammoniak
Ook de niet-transportsectoren willen graag CO2-nul bereiken, al was het vooral vanwege de opschepperij.
“Haarkleuring heeft ammonia nodig”, vertelt Melamed aan ISRAEL21c. “Het is belangrijk dat die fabrikanten duurzaamheid op het etiket hebben staan. McDonald's wil zijn klanten ook laten weten dat de aardappelen waar het zijn frietjes van maakt, emissievrij worden geoogst en verzonden."
Het Nitrofix-team in Petah Tikva. Foto met dank aan Nitrofix via ISRAEL21c
Groene ammoniak kan ook een veiligere en goedkopere manier zijn om waterstof te transporteren. De waterstof wordt in vloeibare vorm door ammoniak vervoerd en vervolgens “gekraakt”, zodat de waterstof pas op de plaats van bestemming vrijkomt. De infrastructuur voor het transport van ammoniak bestaat al lang.
Optimalisatie en vervolgens opschaling
Nitrofix werd opgericht in augustus 2022 en voltooide de HAX-incubator, gesponsord door het in San Francisco gevestigde SOSV, dat gespecialiseerd is in ‘deep tech voor planetaire en menselijke gezondheid’.
Het zeskoppige personeel is gevestigd in Petah Tikva en heeft zojuist een startronde van $ 3,1 miljoen aangekondigd onder leiding van Clean Energy Ventures. Tot nu toe hebben ze een klein prototype gebouwd.
Prototype van de Nitrofix-eenheid. Foto met dank aan Nitrofix via ISRAEL21c
“We gaan heel kleine hoeveelheden ammoniak produceren”, zegt Melamed, gepromoveerd in de scheikunde. “Vervolgens optimaliseren we de prestaties voordat we gaan opschalen naar een groter systeem.”
Melamed zegt dat ze hoopt dat Nitrofix eind 2025 of begin 2026 een commercieel product klaar zal hebben om te verkopen. De vraag naar ammoniak zal naar verwachting tegen 2050 verdrievoudigd zijn.
“Ons doel is om de productie van duurzame groene ammoniak tegen gelijke kosten te versnellen om aan de toenemende vraag naar deze essentiële verbinding te voldoen”, voegt Melamed toe.
Nitrofix zal zijn technologie in licentie geven aan kleine fabrikanten. Zodra Nitrofix op eigen kracht “op industriële schaal” voldoende ammoniak kan maken, zal het dat rechtstreeks aan klanten verkopen.
Daniel Goldman, managing partner van Clean Energy Ventures, zegt dat Nitrofix “het enige bedrijf was dat we hebben beoordeeld om de conventionele benadering van fossiele energie te verstoren [om] een economisch pad te creëren om een mondiale industrie koolstofvrij te maken.”
Meer over Nitrofix hier.
Comentarios