L’étude indique que le carburant à base d’ammoniac offre des avantages significatifs mais nécessite une motion prudente.

L’ammoniac, composant fundamental de nombreux engrais, peut jouer un rôle clé dans un système de carburant neutre en carbone en tant que moyen pratique de delivery et de stockage d’hydrogène propre. Substance chimique composée d’hydrogène et d’azote (NH).₃), et peut également être brûlé comme flamable neutre en carbone. Cependant, de nouvelles recherches de l’Université de Princeton montrent que même si l’ammoniac ne constitue pas une supply de air pollution par le carbone, son utilisation généralisée dans le secteur de l’énergie pourrait poser un risque sérieux pour le cycle de l’azote et le climat sans précautions ways appropriées.

Ils ont publié leurs conclusions le 6 novembre Avec des gensUne équipe interdisciplinaire de 12 chercheurs a découvert qu’une économie de l’ammoniac bien conçue peut aider le monde à atteindre ses objectifs de décarbonation et à garantir un avenir énergétique sturdy. Le file est intitulé « Réduire les affects de l’économie de l’ammoniac sur le cycle de l’azote et le climat ».

D’un autre côté, une mauvaise gestion de l’économie de l’ammoniac peut entraîner une augmentation des émissions d’oxyde nitreux (N2).₂O), un gaz à effet de serre à longue durée de vie environ 300 fois plus puissant que le dioxyde de carbone₂ C’est un contributeur majeur à l’amincissement de los angeles couche d’ozone stratosphérique. Cela peut entraîner des émissions importantes d’oxydes d’azote (NO_s) est une classe de polluants qui contribuent à los angeles formation du smog et des pluies acides. Cela peut entraîner des émissions fugitives d’ammoniac qui s’échappent directement dans l’environnement, ce qui forme également des polluants atmosphériques, affecte los angeles qualité de l’eau et stresse les écosystèmes en perturbant le cycle mondial de l’azote.

Heureusement, les chercheurs ont découvert que les affects négatifs potentiels de l’économie de l’ammoniac peuvent être minimisés grâce à des pratiques d’ingénierie proactives. Ils ont fait valoir que le second était venu de commencer à se préparer sérieusement à l’économie de l’ammoniac et de s’attaquer aux problèmes potentiels liés au carburant à base d’ammoniac avant qu’il ne se généralise.

“Nous savons qu’une économie d’ammoniac à grande échelle est possible”, a déclaré Amilcar Porporato, directeur de recherche, professeur Thomas J. Wu de génie civil et environnemental et du Prime Meadows Environmental Institute. “Si nous sommes proactifs et tournés vers l’avenir dans notre approche, l’économie de l’ammoniac peut être ambitious. Mais nous ne pouvons pas prendre les risques liés à l’ammoniac à los angeles légère. Nous ne pouvons pas être négligents.”

Transformer l’ammoniac de l’agriculture en énergie

À mesure que l’intérêt pour l’hydrogène en tant que carburant neutre en carbone augmente, une vérité gênante s’accroît également : il est très difficile à stocker et à transporter sur de longues distances. Los angeles petite molécule doit être stockée soit à des températures inférieures à -253 degrés Celsius, soit à des pressions allant jusqu’à 700 fois los angeles pression atmosphérique, des prerequisites impropres au delivery à grande échelle et sujettes aux fuites.

L’ammoniac, en revanche, est beaucoup plus facile à liquéfier, à transporter et à stocker, et peut être transporté de los angeles même manière que les réservoirs de propane.

De plus, il existe un procédé établi pour convertir l’hydrogène en ammoniac depuis le début des années 1900. Los angeles réaction, connue sous le nom de procédé Haber-Bosch, mix l’azote atmosphérique et l’hydrogène pour former de l’ammoniac. Alors que le procédé a été développé à l’origine comme un moyen rentable de convertir l’azote atmosphérique en ammoniac destiné à être utilisé dans des engrais, des produits de nettoyage et même des explosifs, le secteur de l’énergie s’est tourné vers le procédé Haber-Bosch comme moyen de stocker et de transporter de l’hydrogène carburant. Sous forme d’ammoniaque.

Los angeles synthèse de l’ammoniac est intrinsèquement gourmande en énergie et les combustibles fossiles ne contiennent pas de dioxyde de carbone₂ Le captage est actuellement utilisé pour répondre à presque tous les besoins en matières premières et en énergie. Mais comme le soulignent les chercheurs dans leur article, si de nouveaux procédés basés sur l’électricité actuellement en cours de développement pouvaient remplacer los angeles synthèse traditionnelle d’ammoniac à partir de combustibles fossiles, le procédé Haber-Bosch – ou un procédé entièrement différent – ​​pourrait être utilisé à plus grande échelle. Convertir l’hydrogène propre en ammoniac, qui peut être brûlé comme carburant sans carbone.

“L’ammoniac est un moyen facile de transporter l’hydrogène sur de longues distances, et son utilisation généralisée dans l’agriculture signifie qu’il existe déjà une infrastructure établie pour los angeles manufacturing et le delivery de l’ammoniac”, a déclaré Matteo Bertagni, chercheur postdoctoral au Prime Meadows Environmental Institute qui travaille sur le carbone. atténuation. initiative. “Vous pouvez ainsi créer de l’hydrogène dans une zone riche en ressources, le transformer en ammoniac, puis le transporter là où vous en avez besoin dans le monde.”

Los angeles portabilité de l’ammoniac est particulièrement attrayante pour les industries qui dépendent du delivery sur de longues distances, comme le delivery maritime, et pour les can pay disposant d’un espace limité pour les ressources renouvelables. Le Japon, par exemple, dispose déjà d’une stratégie énergétique nationale qui inclut l’utilisation de l’ammoniac comme carburant propre. Ses besoins directs en matière de stockage signifient que l’ammoniac peut également être utilisé comme récipient pour le stockage d’énergie à lengthy terme, en complément ou même en remplacement des batteries.

“À première vue, l’ammoniac semble être une answer idéale au problème de l’élimination du carbone”, a déclaré Porporato. “Mais presque tous les médicaments s’accompagnent d’un ensemble d’effets secondaires potentiels.”

“Regardez avant de sauter”

En théorie, los angeles combustion de l’ammoniac ne devrait produire que de l’azote gazeux inoffensif (N₂) et l’eau comme produits. Mais en pratique, Michael E. Mueller, coprésident et professeur de génie mécanique et aérospatial, a déclaré que los angeles combustion de l’ammoniac peut libérer des oxydes d’azote nocifs._s Et n₂Ô polluants.

Los angeles plupart n₂Les émissions d’O provenant de los angeles combustion de l’ammoniac sont le résultat de perturbations dans le processus de combustion. « N₂“O est essentiellement une espèce intermédiaire dans le processus de combustion”, a déclaré Mueller. « Si on laisse le processus de combustion se terminer, il ne restera pratiquement plus d’azote.₂Oh les émissions.

Cependant, Mueller a déclaré que dans certaines prerequisites, comme lorsque los angeles turbine est soulevée ou abaissée ou si des gaz de combustion chauds heurtent des parois froides, le processus de combustion de l’ammoniac peut s’arrêter et cesser de fonctionner.₂Les émissions d’O peuvent s’accumuler rapidement.

Par exemple, les chercheurs ont découvert que si le flamable ammoniac parvenait à une pénétration du marché équivalente à environ 5 % de los angeles demande mondiale actuelle en énergie primaire (ce qui nécessiterait 1,6 milliard de tonnes de manufacturing d’ammoniac, soit dix fois les niveaux de manufacturing actuels), et s’il atteignait 1 % d’azote Qu’y a-t-il dans cet ammoniac qui est perdu sous forme de N₂Oh, et brûler de l’ammoniac pourrait produire des émissions de gaz à effet de serre équivalentes à 15 % des émissions actuelles provenant des combustibles fossiles. L’intensité des émissions de gaz à effet de serre de ce taux de perte signifie que los angeles combustion de flamable ammoniac serait plus polluante que le charbon.

Comme l’ammoniac N₂O émissions Robert Sokolow, professeur de génie mécanique et aérospatial et chercheur émérite à l’Université de Princeton, a déclaré que l’utilisation généralisée de l’ammoniac dans le secteur de l’énergie s’ajouterait à tous les autres affects que les engrais ont déjà european sur le cycle mondial de l’azote.

Dans un article fondateur publié en 1999, Sokolow discutait des affects environnementaux de l’utilisation alimentaire généralisée d’engrais riches en azote pour favoriser los angeles croissance des cultures, écrivant que « l’excès d’azote fixé, sous diverses formes, augmente l’effet de serre… pollue l’eau potable et augmente l’acidité de los angeles pluie. » …et exerce une pression sur les écosystèmes. »

Alors que le secteur de l’énergie se tourne vers l’ammoniac comme carburant, Sokolov a déclaré qu’il pouvait tirer des leçons de l’utilisation de l’ammoniac comme engrais par l’agriculture. Il a exhorté les acteurs du secteur de l’énergie à consulter des décennies de travail réalisé par des écologistes et des agronomes pour comprendre le rôle de l’excès d’azote dans los angeles perturbation des systèmes naturels.

« Le flamable ammoniac peut être fabriqué, mais cela ne peut pas être fait comme nous le souhaitons », a déclaré Sokoloff, dont l’article de 2004 avec Stephen Pacala, le Frederick D. Petrie, professeur émérite en écologie et biologie évolutive, a fait des cash de stabilisation le fondement de los angeles politique climatique moderne. “Il est vital de regarder avant de se lancer.”

Une feuille de direction pour une économie sturdy de l’ammoniac

Bien que les conséquences environnementales d’une économie défaillante de l’ammoniac soient graves, les chercheurs ont souligné que les stumbling blocks potentiels qu’ils ont identifiés peuvent être résolus grâce à une ingénierie proactive.

“J’interprète cet article comme un information destiné aux ingénieurs”, a déclaré Mueller. « En définissant le pire scénario pour l’économie de l’ammoniac, nous identifions véritablement ce que nous devons savoir pour développer, concevoir et optimiser de nouveaux systèmes énergétiques à base d’ammoniac. »

Par exemple, Mueller a déclaré qu’il existe des stratégies de combustion possible choices qui peuvent aider à réduire les oxydes d’azote indésirables._s Et n₂Oh les émissions. Bien que chaque stratégie ait ses propres avantages et inconvénients, il a déclaré que prendre le temps dès maintenant d’évaluer les systèmes candidats en mettant l’accessory sur l’atténuation des émissions garantira que les systèmes de combustion sont configurés pour fonctionner de manière optimale pour le carburant à base d’ammoniac.

Une autre possibility pour obtenir l’énergie contenue dans l’ammoniac consiste à diviser partiellement ou complètement l’ammoniac en hydrogène et azote atmosphérique par un processus appelé craquage. Le craquage de l’ammoniac, un awl de recherche activement poursuivi par Emily A. Carter, pourrait contribuer à rendre los angeles composition du carburant plus adaptée à los angeles combustion ou même à contourner les problèmes environnementaux liés à los angeles combustion de l’ammoniac en régénérant le carburant hydrogène au level d’utilisation.

Carter est le Gerhard R. Andlinger pour l’énergie et l’environnement, conseiller stratégique fundamental et directeur associé du Laboratoire des matériaux appliqués et des sciences de los angeles durabilité au Laboratoire de body des plasmas de Princeton (PPPL).

En outre, plusieurs applied sciences à l’échelle industrielle existent déjà pour convertir les NOx indésirables_s Émissions problems de los angeles combustion restituées à N₂ Grâce à un processus connu sous le nom de réduction catalytique sélective. Ces applied sciences peuvent être faciles à transférer aux packages de carburants à base d’ammoniac. En top, beaucoup d’entre eux utilisent l’ammoniac comme matière première pour l’élimination du NO._s– quelque selected qu’il y aurait déjà beaucoup dans un système à base d’ammoniac.

Outre les pratiques d’ingénierie qui peuvent être développées pour réduire les affects environnementaux de l’économie de l’ammoniac, Porporato a déclaré que les travaux futurs iront également au-delà des approches d’ingénierie pour identifier les politiques et les stratégies réglementaires qui garantiront le meilleur scénario pour les carburants à base d’ammoniac.

“Imaginez les problèmes que nous aurions pu éviter si nous avions connu les risques et les affects environnementaux liés à los angeles combustion de combustibles fossiles avant le début de los angeles révolution industrielle”, a déclaré Porporato. “Avec l’économie de l’ammoniac, nous avons l’opportunité de tirer des leçons de notre passé émetteur de carbone. Nous avons l’opportunité de résoudre les défis que nous avons identifiés avant qu’ils ne deviennent un problème réel.”