De productie van ammoniak, een essentiële basisstof in de chemie-industrie en onder andere een belangrijk bestanddeel van kunstmeststoffen, gaat vandaag inherent gepaard met CO₂-uitstoot. Door de combinatie van twee verschillende technologieën zijn wetenschappers van KU Leuven en Universiteit Antwerpen er nu in geslaagd om ammoniak te produceren zonder CO2-emissies. Het onderzoek maakt deel uit van het Moonshot-innovatieprogramma dat Vlaanderen op weg moet helpen naar een koolstofslimme industrie. Catalisti, de speerpuntcluster voor innovatie in chemie en kunststoffen, coördineert dit ambitieuze klimaatproject.
Vandaag gebeurt de productie van ammoniak voornamelijk via het Haber-Boschproces, dat aan het begin van de twintigste eeuw werd ontwikkeld. Aangezien dat proces aardgas gebruikt als grondstof, veroorzaakt het ook CO2-emissies. In de chemie-industrie in Vlaanderen is ammoniaksynthese verantwoordelijk voor vijftien procent van de uitstoot.
Duurzame alternatieven
Wetenschappers van KU Leuven en Universiteit Antwerpen hebben nu een eerste doorbraak gerealiseerd in de zoektocht naar een duurzaam alternatief voor de productie van ammoniak. Een eerste horde die ze daarbij moesten nemen, was het splitsen van het stikstofmolecule.
In plaats van de hoge temperaturen en drukniveaus van Haber-Bosch gebruiken ze een plasmareactor om het molecule te splitsen. Door reactie met zuurstof ontstaan er vervolgens stikstofoxides. Daarna passen de onderzoekers technologieën uit de automobielsector toe om die stikstofoxides om te zetten in ammoniak.
Opschalen tot industrieel proces
Het grote voordeel van dit proces is dat de nodige grondstoffen, lucht en water, altijd en overal aanwezig zijn. En voor de opwekking van het plasma kan er hernieuwbare elektriciteit via zonne- of windenergie worden gebruikt. Zo kan het hele productieproces gebeuren zonder CO2-uitstoot.
Het proces zal verder worden uitgewerkt tot een industrieel proces. Eerst met een pilootopstelling in het labo, om uiteindelijk te komen tot een functionele toepassing die kan bijdragen aan de strijd tegen klimaatopwarming. Toch zal deze baanbrekende technologie het Haber-Boschproces niet meteen vervangen, maar kan het op korte termijn wel een bijzonder waardevolle aanvulling bieden.
Speerpunt voor koolstofslimme industrie
Het onderzoek naar CO2-vrije ammoniak is mee mogelijk gemaakt door het Moonshot-programma dat in 2019 werd gelanceerd. Dat ambitieuze innovatieproject wil Vlaanderen op weg helpen naar een koolstofslimme industrie om zo fundamenteel bij te dragen aan oplossingen voor de klimaatuitdaging.
Een innovatiebudget van in totaal 400 miljoen euro moet ervoor zorgen dat Vlaamse universiteiten en onderzoekscentra gedurende 20 jaar doorbraaktechnologieën kunnen ontwikkelen die bijdragen tot de klimaatdoelstellingen in een economisch leefbare context. De regie van het onderzoeksprogramma ligt in handen van Catalisti, de speerpuntcluster voor innovatie in chemie en kunststoffen.
