Science presenteert een elektrochemisch proces dat ammoniak maakt uit stikstof, water en groene stroom. Zo kun je kunstmest maken zonder dat er koolstofdioxide vrij komt, juichen Stuart Licht en collega’s van George Washington University.

Uiteindelijk zou het kunnen uitgroeien tot alternatief voor het Haber-Boschproces, dat al honderd jaar de industriestandaard is voor de productie van ammoniak en de daarop gebaseerde kunstmest. Dat proces is berucht vanwege zijn energiegebruik. Bovendien wordt de waterstof gewoonlijk bereid door methaan te splitsen, waarbij de resterende koolstof eveneens in de vorm van CO₂ de atmosfeer in gaat.

Lichts proces verloopt bij 200 graden Celsius. Als elektrolyt dient een eutectisch mengsel van NaOH en KOH, dat bij die temperatuur vloeibaar is. Al eerder was ontdekt dat je in een elektrochemische cel, die je met dit mengsel vult, stoom kunt opsplitsen in waterstof en zuurstof.

In deze hydroxidemix worden Fe₂O₃-nanodeeltjes met een diameter van 20 tot 40 nanometer gesuspendeerd. Dat ijzeroxide katalyseert de vorming van ammoniak uit stikstof, die je door de cel heen leidt, en de waterstof die uit de stoom vrijkomt. De kleine deeltjesdiameter maximaliseert de hoeveelheid katalysator-oppervlak per kilo ijzeroxide en zorgt bovendien dat de deeltjes in het gesmolten hydroxide blijven zweven in plaats dat ze naar de bodem zakken.

Het goede nieuws is dat dit opzetje in de praktijk nog redelijk goed blijkt te werken ook.

In hoeverre het echt kan concurreren met het Haber-Boschproces is nog niet duidelijk. Licht laat er geen twijfel over bestaan dat er nog héél veel aan zijn proefopzet valt te optimaliseren.

Puur elektrolytisch valt het rendement overigens mee. Van de elektrische energie die je via de elektroden de cel in pompt, gaat 35 procent in ammoniak zitten en nog eens 30 procent in extra waterstof die je in principe kunt afscheiden en hergebruiken.

bron: Science