Groene Ammoniakproductie: Biomethaanbenadering Biedt Netto-Nul Emissies

Biomethaan voor Duurzame Ammoniakproductie

Het gebruik van biomethaan voor de productie van ammoniak, een cruciale chemische stof in de landbouw, kan de klimaatimpact van het proces drastisch verminderen. In een recente studie toont onderzoeker Robert Istrate aan dat het zelfs mogelijk is om de ammoniakproductie netto-nul of zelfs koolstofnegatief te maken.

Ammoniak is een chemische stof die essentieel is voor de wereldwijde landbouw. Het vormt de basis van synthetische meststoffen, waarvan miljarden mensen afhankelijk zijn. Helaas gaat de productie van ammoniak gepaard met een aanzienlijk nadeel: een grote koolstofvoetafdruk die bijdraagt aan de klimaatcrisis.

Ammoniak wordt gemaakt uit stikstof en waterstof, waarbij de waterstof meestal afkomstig is van aardgas. “Aardgas bevat zowel koolstof als waterstof, maar je hebt alleen de waterstof nodig voor ammoniak. Daardoor komt er veel koolstof vrij tijdens het productieproces,” legt Istrate uit.

Een mogelijke oplossing om de klimaatimpact van ammoniak te verminderen, is het produceren van waterstof via elektrolyse met behulp van hernieuwbare energie. “Maar dat is een dure optie,” zegt Istrate, “en het is nog niet goed gevestigd.” Hierdoor wordt momenteel slechts een klein deel van de ammoniak op deze manier geproduceerd.

Biomethaan: Een Duurzaam Alternatief

Istrate, een milieutechnicus, stelde een alternatief voor. Tijdens zijn zoektocht naar manieren om chemische processen te decarboniseren, merkte hij de voordelen van biomethaan voor de productie van ammoniak op. Biomethaan heeft dezelfde chemische structuur als aardgas (CH₄), wat betekent dat bestaande ammoniakproductiefaciliteiten kunnen worden gebruikt. Het belangrijkste verschil is echter dat aardgas een fossiele brandstof is, terwijl biomethaan afkomstig is van biomassa, zoals voedselafval of landbouwresiduen.

Wanneer biomethaan wordt gebruikt, is de koolstof die in de atmosfeer vrijkomt onlangs vastgelegd tijdens de groei van de biomassa via fotosynthese. “Dat zorgt voor een balans,” legt Istrate uit. In tegenstelling tot aardgas, dat extra CO2 in de atmosfeer vrijgeeft, komt de koolstof van biomethaan uit de lucht die eerder door planten is opgenomen.

Koolstof Vangen en Opslaan

“Dit vertegenwoordigt al een voordeel ten opzichte van aardgas,” zegt Istrate. “Maar er is meer. Als je deze koolstof in plaats van te laten ontsnappen, opvangt en permanent opslaat, dan kun je beginnen te denken aan netto-nuluitstoot of zelfs koolstofnegativiteit.” Met andere woorden, de productie van ammoniak zou actief CO2 uit de atmosfeer kunnen verwijderen.

Het vangen van de koolstof vereist niet veel extra inspanning omdat het scheiden van CO2 inherent is aan de processen van biomethaan en ammoniakproductie. “Dat is een belangrijk voordeel van ammoniak. Het vereist al het scheiden van CO2,” merkt Istrate op. “Dus er hoeven geen nieuwe technologieën voor ontwikkeld te worden.”

In zijn onderzoek vergeleek Istrate de volledige levenscyclus van conventionele ammoniakproductiemethoden, elektrolyse en biomethaan-gebaseerde productie. Hij ontdekte dat wanneer ammoniak volledig wordt geproduceerd uit biomethaan in combinatie met koolstofafvang en -opslag (CCS), het proces inderdaad koolstofnegatief kan worden.

Een Realistisch Scenario

De onderzoeker onderzocht ook een meer realistisch scenario waarin aardgas wordt gemengd met biomethaan. Hij concludeerde dat om koolstofneutraliteit te bereiken, gemiddeld 44% biomethaan moet worden gemengd met 56% aardgas, terwijl de vrijgekomen koolstof wordt opgevangen.

Volgens de studie kan biomethaan economisch concurrerend zijn—tenzij de kosten voor het bereiken van koolstofneutraliteit via CO2-verwijdering in alle scenario’s worden meegenomen. Een belangrijke reden hiervoor zijn de hoge gasprijzen, deels veroorzaakt door de Russische invasie van Oekraïne. En directe lucht koolstofafvang en opslag (DACCS), een alternatief voor het direct verwijderen van CO2 uit de lucht, is duur en inefficiënt.

“Je hebt geen complexe technologie zoals DACCS nodig. Er zijn vaak eenvoudigere oplossingen die een onmiddellijke impact kunnen hebben,” zegt Istrate. Het introduceren van biomethaan in de ammoniakproductie zou een van deze “eenvoudige oplossingen” kunnen zijn.