氨既是化肥的重要成分，支撑着全球粮食体系，也是一种面向工业和发电领域的低碳燃料替代品。
然而，当前的氨生产过程能耗很高，并产生大量二氧化碳排放。
科学家开发出一种可能更具可持续性的制氨方法。
科学家开发出一种更简单、可能更环保的制氨方法。
氨是一种无色气体，气味类似尿液。长期以来，它一直是农业化肥的重要成分，帮助养活不断增长的世界人口。近年来，氨作为航运业重质燃油的低碳替代品，受到广泛关注。氨还将在以下领域发挥重要作用：推动发电和重工业脱碳，例如水泥和钢铁行业；氨既可直接使用，也可作为氢的载体，而氢是另一种净零排放燃料。
氨主要通过以下工艺进行大规模生产：哈柏—博施工艺，利用氢和氮合成氨。然而，这种已有百年历史的方法需要大型生产设施，且能耗极高。它还严重依赖化石燃料来提供所需热量和天然气等原料，以合成氢。
因此，氨生产造成了全球二氧化碳排放量的1.3%，这并不令人意外。而这仅仅是为了满足当前全球每年的需求。这一数字既未计入养活不断增长的世界人口所需的氨，也未考虑氨作为低碳燃料的预期需求。
更可持续的氨生产
斯坦福大学开发的一种新工艺有望让氨生产走上更可持续、成本更低的道路。
这种解决方案看起来相对简单。它使用水、氮气和一台喷雾器。
研究人员将氧化铁催化剂涂覆在石墨网格上，再将其装入一台气动喷雾器中。当他们让水和氮气的混合物通过装置时，喷出的液滴中检测到了氨，这表明氮气与水分子中的氢发生了催化反应。
目前，这种方法仅在实验室环境中得到应用。研究人员认为，如果能够将其扩大到商业规模，就有望大幅减少传统氨合成过程产生的二氧化碳排放。
由于技术简单，这种设备还可以制成便携式装置，在需要的地方就地生产氨，例如农场。这样可以减少将氨从大型工厂运往使用地点的需求，进一步节省燃料并减少排放。
然而，这种方法使用了萘法离子（一种全氟和多氟烷基物质（PFAS），欧洲化学品管理局正考虑禁用这类物质。因此，可能需要寻找替代品。
绿色氨备受关注
斯坦福大学的研究人员并非唯一致力于推动氨生产绿色化的团队。化肥和能源行业也在努力扩大利用低碳和零碳方法从水中合成氢的规模，主要采用两种方法。
“绿色”氨利用太阳能或风能等可再生能源产生的富余电力，通过电解从水中分离出氢来生产。与此同时，“蓝色”生产方法仍使用由天然气制取的氢，但会采用碳封存技术捕获大部分二氧化碳，并将其永久储存或用于其他行业。
推动可持续粮食生产
世界经济论坛《2023年全球风险报告》显示，粮食供应危机在2023年各类风险中排名第四。解决氨生产对环境的影响，对于以可持续方式提高粮食产量至关重要。
这项技术还可能让生产在地理分布上更加广泛。俄罗斯是矿物肥料最大的生产中心之一，但尽管化肥不受制裁，该国与乌克兰的战争仍导致世界其他地区出现化肥短缺。
此外，鉴于发电、交通运输和工业领域对氨的需求预计将增长，生产绿色氨也有助于在更广泛的范围内减少二氧化碳排放。
