Die Ammoniakproduktion ist entscheidend für die moderne Landwirtschaft und Industrie. Doch der aktuelle Produktionsprozess belastet die Umwelt durch fossile Brennstoffe. Alexander Opitz und sein Team an der Technischen Universität Wien entwickelten daher eine nachhaltige Alternative, die erneuerbare Energie und elektrochemische Prozesse nutzt. Ihr innovativer Ansatz könnte die Zukunft der Ammoniakproduktion revolutionieren und die Umweltauswirkungen deutlich reduzieren.
Ammoniak und seine Rolle in der Industrie
Die Bedeutung von Ammoniak (NH3) als eine der meistproduzierten und wichtigsten Chemikalien für verschiedene Anwendungen ist unbestritten. Mit einer jährlichen Produktion von fast 180 Millionen Tonnen weltweit ist Ammoniak ein wesentlicher Bestandteil vieler Industrien, darunter die Landwirtschaft und die Kunststoffherstellung.
Trotz seiner Bedeutung ist der derzeitige Herstellungsprozess jedoch mit erheblichen Umweltauswirkungen verbunden. Die Herstellung von Ammoniak beansprucht nämlich mehr als ein Prozent der weltweit erzeugten Energie.
Ammoniakproduktion: Grundlage für Kunstdünger
Bislang ist die Gewinnung von Ammoniak eng mit der Förderung fossiler Rohstoffe verbunden, da der benötigte Wasserstoff durch Dampfreformierung aus Kohle oder Erdgas gewonnen wird. Der Haber-Bosch-Prozess – ein großindustrielles chemisches Verfahren zur Synthese von Ammoniak setzt – setzt jährlich 450 Millionen Tonnen Kohlendioxid frei.
Doch ohne Ammoniak geht es leider nicht. Denn ohne industriell hergestelltes Ammoniak wäre die Weltbevölkerung heute nicht auf acht Milliarden Menschen angewachsen, sondern deutlich geringer. Denn Ammoniak dient als Grundlage für Kunstdünger. Wie schon erwähnt, erfordert der energieintensive Produktionsprozess jedoch dringend eine Modernisierung. Und bekommt vielleicht sogar schon bald eine Revolution.
Revolution in der Ammoniakherstellung
Die traditionelle Ammoniakproduktion basiert, wie schon erwähnt, größtenteils auf fossilen Rohstoffen und nicht erneuerbarer Energie, was zu erheblichen Treibhausgasemissionen und einem hohen Energieverbrauch führt. Dies stellt eine große Herausforderung für die Nachhaltigkeit dar und erfordert innovative Lösungen, um eine umweltfreundlichere Produktion zu ermöglichen.
In diesem Kontext hat Alexander Opitz, ein renommierter Elektrochemiker an der Technischen Universität Wien, eine wegweisende Forschung betrieben, um eine nachhaltigere Alternative zur herkömmlichen Ammoniakproduktion zu entwickeln.
Sein Projekt „Pflanzen mit Strom füttern“, finanziert durch das FWF im Rahmen des 1000-Ideen-Programms, zielt darauf ab, erneuerbare Energiequellen und elektrochemische Prozesse zu nutzen, um Ammoniak auf umweltschonende Weise herzustellen.
Ammoniakrevolution: Pflanzen mit Strom füttern
Die Herausforderung besteht darin, die stabilen Stickstoffmoleküle in der Atmosphäre aufzubrechen und mit Wasserstoff zu verbinden, um Ammoniak zu erzeugen. Opitz und sein Team nutzen elektrochemische Zellen, ähnlich wie bei der Elektrolyse, um diesen Prozess durchzuführen.
Durch die Anwendung von elektrischem Strom an speziellen Elektroden und einem protonenleitenden Elektrolyten können sie Wasserstoff unter hohem Druck erzeugen, was für die Ammoniakproduktion erforderlich ist.
Ein entscheidender Vorteil dieses Verfahrens ist die Verwendung erneuerbarer Energiequellen, was die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert und die Umweltauswirkungen der Ammoniakproduktion verringert.
Darüber hinaus ermöglicht diese elektrochemische Methode eine dezentralisierte Produktion von Ammoniak, was landwirtschaftliche Betriebe und andere Industrien in die Lage versetzt, ihren eigenen Dünger herzustellen und die Abhängigkeit von externen Lieferanten zu verringern.
Revolution der Ammoniakproduktion: ein Fazit
Obwohl die Forschung von Opitz und seinem Team noch viele Herausforderungen birgt, darunter die Auswahl geeigneter Katalysatoren und die Integration nachhaltiger Wasserstoffquellen, birgt sie großes Potenzial für die Zukunft der Ammoniakproduktion.
Diese innovative Methode könnte nicht nur die Ammoniakproduktion Umweltausweltfreundlicher machen, sondern auch dazu beitragen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und eine nachhaltigere Zukunft zu gestalten.
Titelbild © Etienne Girardet via Unsplash (Zugriff: 15.03.2024)