Enerhiya
Ang Produksyon ng Ammonia ay Lubhang Nakakasira sa Kapaligiran – Kamakailan Lang ay Nakabuo ang mga Inhinyero ng Mas Malinis na Paraan
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Ammonia: Mula sa Polusyon Patungo sa Luntiang Alternatibo
Ang ammonia ay tinalakay bilang isang alternatibo sa mga fossil fuel para sa mga aplikasyon na mahirap i-electrify, tulad ng pagpapadala, trak, o pangmatagalang imbakan ng enerhiya. Ipinanukala rin ito bilang isang pansamantalang hakbang para sa ligtas na transportasyon ng hydrogen na maaaring magamit sa mga fuel cell.
Kadalasan, ang paggawa ng ammonia ay nakasalalay sa pagsasama ng hydrogen at nitrogen gas sa ilalim ng mataas na presyon at temperatura, isang prosesong tinatawag na Haber-Bosch Process. Sa kasamaang palad, ang pamamaraang ito ay nakakalason at hindi gaanong epektibo sa enerhiya.
Pinagmulan: Research Gate
Sa halip, ang mga mananaliksik sa the University of Illinois, Texas Tech University, at General Ammonia Company ay nag-optimize ng isang bagong paraan ng paggawa ng ammonia na gumagamit ng ethanol kasama ang isang may karga na lithium electrode.
Hindi ito ang kanilang unang breakthrough, dahil may mga naunang gawain sa electrocatalytic screens (isang mesh ng copper) para sa produksyon ng ammonia, pati na rin ang “solar-to-fuel“ ammonia generators.
Lithium “Symphony” Para sa Luntiang Produksyon ng Ammonia
Ang bagong pamamaraan ng paggawa ng ammonia ay gumagana sa pamamagitan ng pagsasama ng nitrogen gas at isang hydrogen-donating fluid tulad ng ethanol kasama ang isang may karga na lithium electrode.
Ang “Lithium-mediated ammonia synthesis” (LiMAS) ay gumagana sa 3 magkasunod na hakbang:
- Una, isang hakbang na tinatawag na Li+ electrodeposition. Ginagawa ito gamit ang mga oscillation ng kuryente upang matiyak ang mataas na kalidad na solid-electrolyte interface (SEI) at katatagan ng boltahe.
- Pangalawa, ang nitrogen molecule ay kumakapit sa lithium sa prosesong tinatawag na Li nitridation.
- Pangatlo, ang Li3N protolysis ay nagdadagdag ng mga atom ng hydrogen sa nitrogen, na lumilikha ng Ammonia (NH3)
Pinagmulan: ACS Publications
Inilarawan ng mga mananaliksik ang proseso bilang isang “symphony,” dahil ang bawat hakbang ay kinokontrol sa paraang nananatiling epektibo ang proseso at pinapanatiling umiikot ang materyal para sa susunod na loop ng mga kemikal na reaksyon.
“May dalawang loop na nangyayari. Ang una ay ang pag-regenerate ng hydrogen source at ang ikalawa ay ang pag-regenerate ng lithium. May isang symphony sa reaksyong ito, dahil sa cyclic na proseso.
Ang ginawa namin ay mas maunawaan ang symphony na ito sa mas mahusay na paraan at subukang i-modulate ito nang napakaepektibo, upang makalikha kami ng resonance at mapabilis ang paggalaw nito.” – Singh, associate professor of chemical engineering at UIC.
Ang hakbang ng electrodeposition ang pinakaimportanteng inobasyon sa pananaliksik na ito, dahil lubos nitong pinapabuti ang selectivity ng NH3.
Natuklasan din nila ang dalawang karagdagang salik na nagpapataas ng produktibidad ng paggawa ng ammonia:
- Pagtaas ng presyon ng nitrogen gas hanggang 20 bar.
- Paggamit ng alkohol bilang pinagmumulan ng hydrogen.
- Ang 1-butanol bilang hydrogen donor ay nagbigay ng pinakamataas na ani
- Ang tubig ay mas hindi epektibong hydrogen donor, salungat sa dating paniniwala ng komunidad ng siyensya.
Sa kabuuan, ang mga pananaw na ito ay ginagawang mas produktibo ang high-pressure LiMAS (“Lithium-mediated ammonia synthesis”) kaysa sa parehong low-pressure LiMAS at sa Haber-Bosch reaction.
Pinagmulan: UIC Today
Ang mga Problema Mula sa Produksyon ng Ammonia
Luntiang Ammonia
Binanggit namin kung paano ang produksyon ng ammonia ay malamang na maging isang mahalagang hakbang sa pag-decarbonize ng buong sektor ng ekonomiya at paglikha ng isang hydrogen economy. Tinalakay namin ito sa aming artikulo “Decarbonizing Global Shipping Lanes through Green Ammonia”.
Lalo itong totoo kung ang proseso ay pinapagana ng luntiang enerhiya (kasama ang paggamit ng luntiang hydrogen), dahil ang iba pang anyo ng ammonia ay hindi gaanong eco-friendly.
Ito ang nagbubukod sa luntiang ammonia mula sa ibang uri ng ammonia:
- Grey/brown ammonia: ginawa mula sa mga fossil fuel.
- Blue ammonia: ginawa mula sa mga fossil fuel ngunit may carbon capture.
- Pink ammonia (minsang tinatawag na yellow ammonia): ginawa mula sa nuclear energy.
- Turquoise ammonia: ginawa mula sa pyrolysis ng methane. Hinahati nito ang methane sa hydrogen at solid carbon, na kalaunan ay kinokonvert sa ammonia. Ang solid carbon ay maaaring i-imbak o gamitin sa mga aplikasyon tulad ng carbon fibers.
Sa kasalukuyan, karamihan ng ammonia ay ginagawa para sa mga aplikasyon tulad ng produksyon ng pataba at industriya ng kemikal (mga kulay, pampasabog, atbp.). Kadalasan itong ginagawa gamit ang mga fossil fuel, partikular ang natural gas.
Bilang resulta, ang ammonia ay pumapangalawa lamang sa semento sa mga industriyal na proseso pagdating sa carbon emissions, na bumubuo ng 1.5% ng kabuuang carbon emissions.
Ang mataas na temperatura na kinakailangan ng Haber-Bosch process ay hindi rin nakakatulong upang mabawasan ang bill ng enerhiya sa paggawa ng ammonia, kung saan kadalasan ang enerhiya mismo ay nagmumula sa mga fossil fuel, kabilang ang mataas na carbon-emission na karbon.
Pag-industriyal ng LiMAs
Bagaman ang lithium ay hindi ang pinakamurang materyales, hindi rin ito labis na mahal at hindi nauubos sa paggawa ng ammonia gamit ang high-pressure LiMAS.
Kaya, kapag pinagsama sa mataas na enerhiya-episyente, ang pamamaraang ito ay isang mababang-gastos na pinagmumulan ng ammonia.
Tinatantiya ng mga mananaliksik mula sa University of Illinois na kung ito ay i-scale up, magiging ekonomikong viable ito
“Ang proseso ay magpoprodyus ng ammonia sa $456 kada tonelada, na 60% mas mura kaysa sa mga naunang lithium-based na pamamaraan at iba pang iminungkahing luntiang pamamaraan”.
Singh, associate professor of chemical engineering at UIC.
Gagawin nitong ang metodong ito ng produksyon ay nasa parehong hanay ng iba pang luntiang alternatibo na nasa pag-develop pa, tulad ng halimbawa ng Fuel Positive’s containerized ammonia generation system, na naglalayong CA$560/ton, o ng modular ammonia system ng AmmPower na $360/ton para lamang sa gastos ng kuryente (hindi pa kasama ang maintenance at capital expenditures).
(Tinalakay namin ang 2 kumpanyang ito at iba pa sa aming artikulo “The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks”)
Ang $456 kada tonelada ay naaayon din sa karamihan ng regional na presyo ng ammonia sa buong mundo, na kasalukuyang pinapagana ng produksyon na batay sa fossil fuel.
Ang mga presyo ng ammonia ay nakakaranas din ng malalaking pag-ikot kapag tumataas ang presyo ng natural gas, tulad noong 2022 sa simula ng digmaan sa Ukraine.
Pinagmulan: BusinessAnalitIQ
Ang mga siyentipiko ay nakikipagtulungan na ngayon sa General Ammonia Co. upang mag-pilot at i-scale up ang kanilang lithium-mediated ammonia synthesis process. Magtatayo ng pilot plant sa paligid ng Chicago at ang University of Illinois Office of Technology Management ay nagsumite ng patent para sa prosesong ito.
Mga Kumpanya ng Luntiang Ammonia
1. General Ammonia Company
Ang kumpanyang nakikipagtulungan sa mga mananaliksik ng University of Illinois ay hindi nakalista sa publiko, ngunit “actively seeking investment”.
Maaaring interesado ang mga accredited investor na direktang makipag-ugnayan sa kanila at talakayin ang posibleng mga termino ng pamumuhunan sa kumpanya at sa kanilang high-pressure LiMAS pilot plant.
2. NitroVolt
Ang NitroVolt ay isa pang kumpanya na naglalayong lumikha ng ammonia gamit ang LiMAS, na may pending na patent para sa lithium-mediated ammonia synthesis process.
Pinagmulan: NitroVolt
Ang kumpanyang Danish ay pinagsasama ang LiMAS process sa kanilang proprietary flow cell system, na nagbibigay-daan sa isang tuloy-tuloy, mataas na epektibong reaksyon.
Ang pananaliksik ng kumpanya ay nailathala sa mga prestihiyosong siyentipikong publikasyon, partikular:
- Science:
- Nature: A rigorous electrochemical ammonia synthesis protocol with quantitative isotope measurements
Pinagmulan: NitroVolt
Natanggap ng kumpanya ang unang pamumuhunan noong Marso 6th, 2024 mula sa VC firm BackingMinds.
3. FuelPositive Corporation (NHHHF)
Ang FuelPositive ay lumikha ng isang modular/containerized na green ammonia generation system. Ang unang target nito ay ang sektor ng agrikultura, na nagbibigay-daan sa on-site na produksyon ng ammonia gamit ang lokal na enerhiya. Ang sistema ay maaaring mag-generate ng hanggang 300kg/araw, 100 tonelada bawat taon ng ammonia para sa CA$950,000.
Pinagmulan: Fuel Positive
Ginagawa nitong ang sistema ay angkop para sa mga bukirin na may hanggang 1,800 ektarya. Sa pamamagitan lamang ng 1.5 ektarya ng lupang natakpan ng solar panels, sapat na upang mapagana ang pagbuo ng ammonia.
Pinagmulan: Fuel Positive
Ang startup ay nasa maagang yugto, na may full-scale production na nakatakdang magsimula sa 2025, at 30 order na kumpirmado na, kung saan ang unang delivery ay nakatakdang sa Marso 2024.
Ang pangunahing lakas ng FuelPositive ay ang modularity ng kanilang teknolohiya, na nagbibigay-daan sa isang mas distributed na approach at standardized mass production ng kanilang ammonia generation module.
Ang kumpanya ay nagtatayo ng partnership sa Cipher Neutron, na maaaring mag-produce ng hydrogen nang walang anumang metal ng platinum group.
Isang katulad na partnership para gamitin/i-license ang LiMAS method para sa produksyon ng ammonia ay maaaring maitatag, dahil ang lakas ng kumpanya ay nasa modular na disenyo, higit kaysa sa proprietary na teknolohiya ng paggawa ng ammonia.
Habang ang pangunahing pokus ay produksyon ng pataba, ang ammonia ay maaaring magamit upang patakbuhin ang mga makina sa pagsasaka gamit ang enerhiya na ginawa sa site, depende sa bilis ng pag-aampon ng mga kasangkapang nagpapatakbo ng ammonia/hydrogen sa pagsasaka.
Ang decentralized at modular na kalikasan ng mga sistema ng FuelPositive ay maaari ring gawing susi itong elemento ng hinaharap na ammonia economy. Ang merkado ng pataba ay maaaring magbigay ng puwang para sa paglago ng kumpanya hanggang sa mas laganap ang paggamit ng hydrogen at ammonia.
4. AmmPower Corp. (AMMPF)
Ang AmmPower ay katulad ng FuelPositive sa pagbibigay ng modular ammonia generation systems, ngunit sa mas malaking sukat, kung saan ang base module nito ay kayang mag-produce ng 4 tonelada/araw. Ito ay naglalagay sa kumpanya sa larangan ng napakalaking mga bukirin (10,000+ ektarya) o mga industriyal na operasyon tulad ng tela, refrigeration, pagmimina, pharmaceutical, o semiconductor.
Pinagmulan: AmmPower
Ang kumpanya ay nasa proseso ng pagbuo ng kanilang order book, na may tinatayang near-term booking potential na $30M, at mga prospect ng benta para sa 690 units mula sa 52 bansa.
Tinatantiya ng kumpanya na ang gastos sa kuryente ay nasa paligid ng $360/ton ng ammonia.
Ang modularity ng sistema ay nagbibigay-daan sa mabilis na turnaround at mga delivery, na mas mababa sa isang taon kumpara sa 3-4 na taon ng katulad na mga proyekto na walang modular na approach.
Nagtratrabaho rin sila sa teknolohiya upang i-transform ang basura sa ammonia, sa isang joint venture kasama ang CTEC Energy Sales USA.
Dito rin, maaaring magtatag ng iba pang partnership upang isama ang LiMAS ammonia process sa modular na disenyo.
Upang higit pang itaguyod ang pag-unlad ng ammonia patungo sa isang hydrogen-ammonia economy, ito ay lumilikha ng isang dedikadong subsidiary na nakatuon sa pag-crack ng ammonia tungo sa hydrogen, na maghahanap ng karagdagang pondo nang hiwalay.
Sa pamamagitan ng pag-abot sa sukat na maaaring magkasya sa karamihan ng industriyal na paggamit, pati na rin sa napakalaking mga bukirin, ang AmmPower ay naglalayon sa mga kliyente at kumpanya na may mas malalim na access sa kapital kaysa sa karamihan.
Pinagsama sa teknolohiya ng ammonia cracking, ito ay maaaring magbigay-daan sa mabilis na pag-scale up kasunod ng mga patakaran na nagtutulak para sa pag-develop ng hydrogen bilang isang energy carrier.
