Méthode du MIT : ammoniac sans énergie

L’ammoniac promet d’être une source de carburant futur, mais ses méthodes de production actuelles en font un contributeur majeur à la pollution environnementale. Des chercheurs du MIT ont mis au point une technique révolutionnaire utilisant la chaleur et les minéraux naturels de la Terre pour produire de l’ammoniac de manière plus propre et durable.

Actuellement, l’ammoniac est le deuxième produit chimique le plus fabriqué au monde, avec environ 80 % destiné aux engrais agricoles. Cependant, sa production traditionnelle consomme 2 % de l’énergie fossile mondiale et représente 1 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Chaque tonne d’ammoniac produit environ 2,4 tonnes de CO2.

Malgré ces défis environnementaux, l’ammoniac, composé d’azote et d’hydrogène, offre un potentiel énergétique important. Il peut stocker 20 fois plus d’énergie par poids que les batteries lithium-ion et brûler proprement avec une gestion adéquate. Des méthodes plus écologiques pour sa production pourraient réduire considérablement les émissions de carbone tout en répondant aux besoins énergétiques.

Progrès dans la production d’ammoniac vert

Les progrès dans la production durable d’ammoniac se sont accélérés. En 2022, trois entreprises énergétiques danoises ont lancé la première usine d’ammoniac vert au monde, capable de produire 5 000 tonnes par an en utilisant uniquement l’énergie solaire et éolienne. D’ici 2026, la Norvège prévoit de mettre en service le premier porte-conteneurs propulsé à l’ammoniac. D’autres innovations, comme des camions semi-remorques électriques à zéro émission et des tracteurs fonctionnant à l’ammoniac, soulignent davantage le potentiel écologique de ce composé.

S’appuyant sur cet élan, les chercheurs du MIT ont désormais présenté une méthode pour produire de l’ammoniac sans apport énergétique externe ni émissions de CO2, ouvrant de nouvelles possibilités pour une production durable.

Inspiration de la nature

L’idée de la méthode provient d’un puits riche en hydrogène situé au Mali, en Afrique de l’Ouest. Découvert dans les années 1980, le puits contenait des flux de gaz hydrogène, résultant de réactions chimiques profondes dans la croûte terrestre entre les roches et l’eau.

Ce fut un moment de découverte, a déclaré Iwnetim Abate, auteur principal de l’étude. Nous avons réalisé que la Terre elle-même pourrait agir comme une usine, utilisant sa chaleur et sa pression naturelles pour produire des produits chimiques précieux comme l’ammoniac de manière plus propre.

Pour tester le concept, l’équipe d’Abate a conçu un système modèle qui injectait de l’eau enrichie en azote dans des minéraux synthétiques riches en fer, reproduisant les conditions trouvées sous la surface de la Terre. Ce processus a permis de produire de l’ammoniac sans libérer de CO2 ni nécessiter d’énergie externe.

Lorsque les chercheurs ont remplacé le fer synthétique par de l’olivine, un minéral naturellement riche en fer, ils ont ajouté un catalyseur en cuivre et augmenté la température à 300°C (572°F), simulant les conditions à plusieurs kilomètres sous terre. L’azote dans l’eau a réagi avec le fer, générant de l’hydrogène, qui a ensuite combiné avec l’azote pour produire de l’ammoniac. Ce processus a produit environ 1,8 kg (4 livres) d’ammoniac par tonne d’olivine.

Ces minéraux sont abondants dans le monde entier, ce qui rend cette méthode adaptable à l’échelle mondiale, a expliqué Abate. Cependant, il a reconnu que des défis importants demeurent, notamment dans le forage profond de la Terre et la gestion des interactions entre les fluides injectés, les gaz produits et la roche environnante.

Perspectives futures pour l’ammoniac vert

Malgré ces complexités, Abate reste optimiste quant au potentiel de la technologie. Son équipe espère tester le système dans des conditions réelles d’ici un à deux ans et pense qu’il pourrait même utiliser de l’azote provenant des eaux usées comme entrée.

C’est une avancée majeure pour le développement durable, a déclaré Geoffrey Ellis, géologue au U.S. Geological Survey, qui n’a pas participé à l’étude. Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour valider la méthode à l’échelle pilote et commerciale, ce concept est transformateur. Concevoir un système qui optimise le processus naturel de réduction des nitrates par le fer est une approche ingénieuse susceptible d’inspirer d’autres innovations.

L’équipe de recherche a déposé un brevet pour leur technique, marquant une étape importante vers l’industrialisation de cette méthode innovante et l’avancement de la production d’ammoniac vert.

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Lisez l’article original sur :  New Atlas

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