Amoniak je dnes jednou z nejvíce průmyslově vyráběných chemických látek. Pro moderní společnost je nepostradatelný. Nejvíce amoniaku spotřebuje výroba hnojiv, ale používá se i při produkci plastů, vláken, výbušnin, léčiv a v řadě dalších odvětví. Každoročně se ve světě vyrobí asi 230 milionů tun amoniaku.
Prakticky veškerý amoniak (NH3) se dnes vyrábí klasickou Haberovou-Boschovou syntézou. Jde o přeměnu atmosférického dusíku na amoniak reakcí s vodíkem, za vysoké teploty a tlaku, a za přítomnosti kovového katalyzátoru. Proces postupně vyvinuli na počátku 20. století němečtí chemici Fritz Haber a Carl Bosch. Tehdy to byl velmi významný objev, který změnil zemědělství i vojenskou výrobu. Právě tento proces bývá považován za „detonátor lidské populace“, protože vedl k explozi počtu lidí na Zemi.
Dnes je Haberova-Boschova syntéza vnímaná jako extrémně velká zátěž pro životní prostředí. Používaný vodík se získává z metanu, přičemž se na každých 1,1 tuny vodíku uvolní do atmosféry 6 tun oxidu uhličitého. Výsledkem je, že výroba amoniaku spotřebuje 3-5% světové produkce zemního plynu a vytvoří asi 1,8% emisí oxidu uhličitého. Zároveň se do atmosféry dostane množství nebezpečných oxidů dusíku. Celkově vzato, svět by si oddechl, kdyby se povedlo nahradit Haberovou-Boschovou syntézu moderním procesem, který by tolik nezatěžoval planetu.
Takový průlomem je možná nadosah. Jsou o tom přesvědčeni badatelé australské Monash University, kteří hlásí průlom v „zelené“ výrobě amoniaku. Bryan Suryanto a jeho kolegové odstranili z rovnice výroby amoniaku zemní plyn a produkují amoniak při pokojové teplotě s vysokou výtěžností.
Jejich nový proces je podobný elektrolýze vody při výrobě vodíku. Rozdíl je v tom, že proces využívá elektrolyty známé ze světa lithiových baterií. Výroba zahrnuje elektrolytické články, v nichž je obsažený rozpuštěný dusík. Když takovým článkem prochází proud, tak na povrchu měděné katody vzniká nitrid lithia Li3N. Elektrolyt článků obsahuje fosfoniové soli, které fungují jako účinný nosič vodíkových iontů, tedy protonů. Když vodíkové ionty dorazí ke katodě, tak nahradí všechny tři atomy lithia a z nitridu vznikne amoniak. Ten se uvolňuje z povrchu katody a může být dál využit. Fosfoniové soli se neustále recyklují a proces může nepřetržitě běžet až 4 dny.
Nový proces je tak „zelený“, jak „zelená“ je použitá elektřina. Podle svých tvůrců může běžet jak v extrémně malých zařízeních, jako jsou například skleníky, tak i v rozsáhlých průmyslových provozech. Badatelé si již tento postup patentovali a založili spin-off Jupiter Ionics, který by měl tuto technologii dostat na trh. Uvidíme, zda se jim konečně podaří „zabít“ hydru Haberovy-Boschovy syntézy.
Video: New Research from the Monash Ammonia Project
Literatura