Plasmareactor produceert brandstof van de toekomst zonder CO₂-uitstoot
Het Haber-Bosch-proces is onvervangbaar voor de industriële landbouw, omdat het grootschalige synthese van ammoniak mogelijk maakt. Onder extreme druk en temperaturen van ongeveer 500°C produceert het ammoniak uit stikstof, het hoofdbestanddeel van lucht. Er wordt ook waterstof geproduceerd, meestal uit fossiele bronnen.
Ongeveer 1% van het wereldwijde energieverbruik kan aan dit proces worden toegeschreven. Het aandeel in de wereldwijde CO₂-uitstoot is zelfs nog groter. Tot nu toe is de negatieve invloed op het milieu van landbouw die afhankelijk is van kunstmest met synthetische stikstof nog niet eens genoemd.
Het is tijd om dit proces, dat meer dan 100 jaar geleden werd ontwikkeld, te heroverwegen, aangezien ammoniak een integrale rol speelt in meer dan alleen de voedselproductie. De molecule die uit één stikstof- en drie waterstofatomen bestaat, kan immers ook op natuurlijke wijze worden geproduceerd.
Licht splitst gebonden stikstof in de atmosfeer. Daarna brengt regen stikstofoxiden naar het aardoppervlak en in de bodem. Daar zetten bacteriën en schimmels ze met behulp van water om in ammoniak. Dit fungeert dan als een natuurlijke meststof voor planten, wat in het kort biologische landbouw beschrijft.
Onafhankelijk en vrij van CO₂
Een plasmareactor die ontwikkeld is aan de Universiteit van Buffalo, New York, bootst dit exacte proces nu na. Het gebruikt elektriciteit van zonnecellen om de lucht tot een plasma op te warmen. Een katalysator van koper en palladium zorgt ervoor dat verschillende stikstofoxiden met water reageren en ammoniak vormen.
Bij kamertemperatuur produceert deze kleine testopstelling momenteel 1 gram ammoniak per dag, rechtstreeks uit de lucht en zonder enige CO₂-uitstoot. Onderzoekers werken al aan een plasmareactor op grotere schaal, die lokale en duurzame stikstofmeststof zou kunnen leveren, vooral in regio's waar conventionele industriële productie niet mogelijk is.
Daarnaast wordt ammoniak ook beschouwd als gemakkelijker op te slaan en te verwerken dan waterstof. Het heeft ook een aanzienlijk hogere energiedichtheid per liter. Overeenkomstige brandstofcellen bestaan al vele jaren en grootschalige industriële opslagsystemen worden ook al lange tijd getest, ook al zijn ze niet helemaal veilig. Hetzelfde kan echter gezegd worden van waterstof, olie en aardgas.
