Durante los últimos 100 años, una simple molécula ha tenido un impacto inmensamente positivo en nuestro mundo. Amoníaco, que comprende tres átomos de hidrógeno unidos a un solo átomo de nitrógeno, es muy utilizado para hacer que los fertilizantes nos permitan producir suficientes alimentos para todos en el planeta. Eso la convierte en la molécula más importante después del agua.

Sin embargo, La fabricación de amoníaco es el tercer mayor emisor de dióxido de carbono en procesos industriales del mundo. creando 500 millones de toneladas de CO₂ cada año, el 1,8% de las emisiones mundiales de CO₂.

Mis colegas y yo acabamos de producir un informe para la Royal Society que muestra que la producción de amoníaco verde sin carbono podría reducir las emisiones globales de carbono en casi un 2%. Y lo que es más, También podría almacenar cantidades a escala nacional de energía renovable y barcos de potencia, trenes y vehículos pesados.

El amoníaco se produce comúnmente al hacer reaccionar el metano con vapor para producir hidrógeno, y luego reaccionar esto con nitrógeno del aire usando lo que se conoce como el proceso de Haber-Bosch. Pero el reformado de metano con vapor también emite dióxido de carbono. A diferencia de, El amoníaco verde se produce con hidrógeno que se ha separado del agua mediante electricidad renovable.

También es posible descomponer el amoníaco en hidrógeno y nitrógeno, emitiendo energía en el proceso. Y se puede quemar como combustibles fósiles como el diesel. Esto significa que el amoníaco también se puede utilizar como reserva de energía.

El laboratorio Rutherford Appleton en Oxfordshire, REINO UNIDO, tiene un sistema de demostración de amoniaco verde único. Está propulsado por una turbina eólica en el lugar y es capaz de producir hasta 30 kg de amoníaco verde al día. También puede devolver electricidad verde a la red según sea necesario.

El desafío para hacer de la producción de amoníaco verde una alternativa viable es reducir los costos, de los cuales el 85% es electricidad. En la mayor parte del mundo, La energía renovable sigue siendo significativamente más cara que el metano utilizado en la fabricación de amoníaco convencional.

Sin embargo, el costo de la electricidad en áreas con abundante potencial renovable ha disminuido drásticamente durante la última década, a alrededor de 1,7-3,4 peniques GBP por kWh. Esto significa que puede producir amoníaco verde por alrededor de £ 220 por tonelada.

Esto todavía no es tan barato como el proceso convencional. Pero para seguir usando este método mientras reducimos nuestras emisiones a cero, tendríamos que combinar la captura y el almacenamiento de carbono para que el CO₂ resultante no ingrese a la atmósfera. Y es entonces cuando el amoníaco verde puede volverse competitivo en costos.

Combustible sin carbono

El amoníaco verde también tiene el potencial de abordar uno de los mayores desafíos sin resolver en la carrera por las emisiones netas cero:¿cómo creamos reservas flexibles de combustible sin carbono que duren años de la forma en que lo hacen los combustibles fósiles actuales?

El amoníaco se almacena fácilmente en grandes cantidades como líquido a presiones moderadas (entre 10 y 15 veces la de nuestra atmósfera) o refrigerado a -33 ° C. Ene sta forma, la densidad de energía es aproximadamente la mitad que la de la gasolina y más de diez veces la de las baterías.

Lo que el amoníaco tiene sobre otras posibles alternativas de combustible es que ya contamos con un sistema global de fabricación y distribución debido a su uso generalizado como materia prima para fertilizantes. También hay una red integral de puertos que manejan amoníaco a gran escala, por lo que podría convertirse en combustible para envíos de larga distancia con relativa facilidad.

De hecho, la industria del transporte marítimo internacional ya ha demostrado la viabilidad de utilizar amoníaco como combustible en sus mayores portacontenedores oceánicos. MAN Energy Solutions, un diseñador y fabricante de motores marinos, ha anunciado que el primer motor de amoníaco podría estar en funcionamiento a principios de 2022. Esto también abriría oportunidades para combustibles ecológicos para trenes, mercancías pesadas y quizás incluso aviación sin emisiones de carbono.

El amoníaco presenta otros desafíos. El uso de fertilizantes a base de amoníaco contribuye a la disminución global de la biodiversidad, problemas generalizados de calidad del aire y emisiones de gases de efecto invernadero. Los nuevos usos del amoníaco deben incluir medidas efectivas para prevenir cualquier emisión adicional.

Controles estrictos que ya están presentes en todos los almacenes de amoníaco actuales y en los sitios industriales relevantes, debe existir para garantizar que los riesgos de liberación de amoníaco y la formación resultante de óxidos de nitrógeno nocivos (NOx) sean insignificantes.

Lo que tenemos que hacer ahora es investigar y demostrar el potencial del amoníaco, desde la mejora de la energía eólica y solar hasta la optimización de la producción y el almacenamiento de amoníaco verde. Y necesitamos desarrollar una cartera completa de formas de convertir el amoníaco en energía cuando y donde lo necesitemos.

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.