Duurzamere kunstmestproductie mogelijk door technische doorbraak
Volledig onderzoeksrapportDuurzamere kunstmestproductie mogelijk door technische doorbraak
Over Crkls
In de afgelopen decennia is het landbouwkundig onderzoek in Nederland enorm versplinterd en uit elkaar gegroeid. En ja, boeren hebben vertrouwen in onderzoek, maar hun vertrouwen is niet onvoorwaardelijk. Ook sluit het onderzoek niet altijd goed aan op de urgente problemen waarmee boeren worstelen in de praktijk.
De initiatiefnemers van Crkls: Misset Uitgeverij, BO Akkerbouw, Wageningen University & Research, Aeres Hogeschool en Groen Kennisnet willen hier wat aan doen voor een toekomstbestendige landbouw in Nederland die nu voor grote uitdagingen staat.
Het kennisplatform Crkls wil het kaf van het koren scheiden en bewezen kennis gemakkelijk vindbaar maken voor boeren op een plek. De resultaten van alle onderzoeken en praktijkproeven in Nederland worden verzameld en door een onafhankelijke redactie beoordeelt en op een uniforme en compacte wijze gepubliceerd.
Ga naar de inhoud
Onderzoeksinstituut: Tokyo Institute of Technology en Chongqing Univers
Locatie: Japan en China
Periode: 2022
Gefinancierd door: MEXT, NEDO, JSPS,JST FOREST
Status onderzoek: Afgerond
Bodemsoort: n.v.t.
Betrouwbaarheidsscore:
Niet van toepassing
Om de energiebehoefte van de kunstmestproductie te verminderen, hebben Japanse en Chinese onderzoekers van het Tokyo Institute of Technology een metaal-Nitride katalysator ontwikkeld. Stikstof en waterstof worden omgezet in ammoniak door een actief metaal (nikkel) op een Lanthaan-Nitride drager die stabiel is in aanwezigheid van vocht. Aangezien de katalysator geen ruthenium bevat (een zeldzaam duur metaal uit de platinagroep) vermindert de koolstof-footprint aanzienlijk.
Conclusies
- In deze nieuwe katalysator zijn zowel de drager als het actieve metaal betrokken bij de productie van ammoniak (NH3).
- De ontwikkelde katalysator is geïnspireerd op stabiele- en chemische verbindingen van een zeldzaam aardmetaal (in dit geval lanthaan) met een ander metaal (nikkel of kobalt).
- Doordat nikkel of kobalt de Lanthaan-Aluminium-Nitride-structuur ondersteunt wordt voorkomen dat deze nieuwe katalysator met vocht reageert en deze blijft zodoende werkzaam onder vochtige omstandigheden.
- Deze resultaten benadrukken het belang van metaal-metaal bindingen voor het ontwerp van heterogene katalysatoren voor ammoniaksynthese.
- Met de ontwikkelde goedkopere katalysator is een alternatieve milieuvriendelijker kunstmestproductie in de toekomst mogelijk.
Samenvatting
Het Haber-Bosch-proces wordt meestal gebruikt om ammoniak (NH3) (de basis voor stikstofmeststoffen) te synthetiseren. Bij hoge druk en temperatuur wordt waterstofgas (H2) uit aardgas (voornamelijk methaan) en stikstofgas (N2) gecombineerd met behulp van katalysatoren. Dit proces vergt een hoge energie-input uit fossiele brandstoffen.
Lees meer
Om deze problemen te overwinnen, zijn voor de productie van ammoniak reeds verschillende chemisch katalysatoren ontwikkeld waarbij waterstofstofgas (H2) door water-elektrolyse (met hernieuwbare energie) wordt gewonnen én er geen gebruik wordt gemaakt van het kostbare ruthenium.
Doel
Uit deze nieuwe katalysatoren een chemische stabiele katalysator ontwikkelen die stabiel blijft in de aanwezigheid van vocht.
Methode en Resultaten
Deze verschillende nieuwe katalysatoren kunnen met een actief metaal waterstofgas (H2) splitsten, waarbij de Lathaan-Nitride-kristalstructuur stikstofgas (N2) adsorbeert en activeert. De wetenschappers synthetiseerden een chemisch stabiele Lanthaan-Aluminium-Nitride-katalysator geladen met nikkel of kobalt die voorkomen dat lanthaanatomen reageren met vocht. Deze resultaten benadrukken het belang van metaal-metaal bindingen voor stabiele vochtbestendige katalysatoren.
De Lathaan(3)-Aluminium-Nitride-structuur is één van de materialen waarbij door het laden met nikkel of kobalt de structuur ontleedt wordt tot een Lathaan-Nitride-kristalstructuur en deze produceerde continu ammoniak (NH3) voor ten minste 80 uur, met reactiesnelheden van 2410 micromol per gram per uur bij 400 °C (geladen met nikkel). De katalytische activiteit kan verder worden verhoogd door nikkel te vervangen door kobalt, omdat kobalt meer actieve plekken voor stikstofactivering bezit.
Aanvullende informatie
Lanthaan is een chemisch element met het symbool La en atoomnummer 57. Het is een zacht, buigzaam en makkelijk vervormbaar metaal. Lanthaan is één van de meest reactieve elementen en vormt zeer gemakkelijk verbindingen met koolstof, stikstof, boor, seleen, silicium, fosfor, zwavel en halogenen. Het reageert met water, en bij blootstelling aan de lucht oxideert het snel.
Durable, Inexpensive Catalyst Reduces Carbon Footprint of Ammonia Production
Impactscore
Met de Impactscore laten we zien op welke bedrijfsactiviteiten de onderzoekresultaten direct effect hebben. Een onderzoeksresultaat kan bijvoorbeeld leiden tot het gebruik van minder gewasbeschermingsmiddelen of minder meststoffen. Dat vermelden we met een korte toelichting.
Gebruik energie
Met de ontwikkelde goedkopere katalysator is een alternatieve milieuvriendelijker kunstmestproductie in de toekomst mogelijk waarbij minder energie wordt gebruikt voor de productie.
Betrouwbaarheidsscore:
Geen betrouwbaarheidsscore omdat een statistische onderbouwing niet is vermeld.
