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Agriculture, alimentation, santé publique... soyons rationnels

L'ammoniac vert pourrait réduire les émissions de l'agriculture – et propulser les navires du futur

12 Avril 2020 , Rédigé par Seppi Publié dans #Article scientifique

L'ammoniac vert pourrait réduire les émissions de l'agriculture – et propulser les navires du futur

 

Bill David*

 

 

 

 

Au cours des 100 dernières années, une simple molécule a eu un impact extrêmement positif sur notre monde. L'ammoniac – trois atomes d'hydrogène liés à un seul atome d'azote – est largement utilisé pour fabriquer les engrais qui nous permettent de produire suffisamment de nourriture pour tout le monde sur la planète. Cela en fait à peu près la molécule la plus importante après l'eau.

 

Cependant, la production d'ammoniac est le troisième plus grand émetteur de dioxyde de carbone dans le monde, avec un demi-milliard de tonnes de CO₂ chaque année, soit 1,8 % des émissions mondiales de CO₂.

 

Mes collègues et moi venons de produire un rapport pour la Royal Society qui montre que la production d'ammoniac vert zéro carbone pourrait réduire les émissions mondiales de carbone de près de 2 %. De plus, on pourrait également stocker à l'échelle nationale des quantités d'énergie renouvelable et propulser des navires, des trains et des véhicules lourds.

 

L'ammoniac est généralement produit en faisant réagir du méthane avec de la vapeur pour produire de l'hydrogène, puis en faisant réagir cet hydrogène avec de l'azote de l'air en utilisant ce que l'on appelle le procédé Haber-Bosch. Mais le reformage du méthane à la vapeur dégage également du dioxyde de carbone. En revanche, l'ammoniac vert est produit avec de l'hydrogène qui a été séparé de l'eau en utilisant de l'électricité renouvelable.

 

Il est également possible de décomposer l'ammoniac en hydrogène et azote, ce qui dégage de l'énergie. Et il peut être brûlé comme des combustibles fossiles tels que le gazole. Cela signifie que l'ammoniac peut également être utilisé comme réservoir d'énergie.

 

 

Image : Société royale

 

 

Le laboratoire Rutherford Appleton dans l'Oxfordshire, au Royaume-Uni, dispose d'un système de démonstration d'ammoniac vert unique. Il est alimenté par une éolienne sur site et capable de produire jusqu'à 30 kg d'ammoniac vert par jour. Il peut également réinjecter de l'électricité verte dans le réseau selon les besoins.

 

Le défi consistant à faire de la production d'ammoniac vert une alternative viable est de faire baisser le coût, dans lequel l'électricité entre pour 85 pour cent. Dans la plupart des régions du monde, les énergies renouvelables sont encore beaucoup plus chères que le méthane utilisé dans la fabrication conventionnelle d'ammoniac.

 

Cependant, le coût de l'électricité dans les zones à potentiel renouvelable abondant a considérablement diminué au cours de la dernière décennie, pour atteindre environ 1,7-3,4 pence GBP par kWh [2 à 4 centimes d'euro]. Cela signifie qu'on peut produire de l'ammoniac vert pour environ 220 £ la tonne [255 euros].

 

Ce n'est toujours pas aussi bon marché que le procédé conventionnel. Mais pour continuer à utiliser cette méthode tout en réduisant nos émissions à zéro net, nous devrions la combiner avec la capture et le stockage du carbone afin que le CO₂ résultant n'entre pas dans l'atmosphère. Et c'est à ce moment-là que l'ammoniac vert peut devenir compétitif sur le plan des coûts.

 

 

Carburant zéro carbone

 

L'ammoniac vert peut également relever l'un des plus grands défis non résolus dans la course aux émissions nettes nulles : comment créer des réserves de carburant zéro carbone flexibles qui durent des années comme le font les combustibles fossiles actuels ?

 

L'ammoniac est facilement stocké en grande quantité sous forme liquide à des pressions modestes (entre 10 et 15 fois celle de notre atmosphère) ou réfrigéré à -33 °C. Sous cette forme, la densité d'énergie est d'environ la moitié de celle de l'essence et de plus de dix fois celle des batteries.

 

Ce que l'ammoniac a par rapport à d'autres carburants potentiels, c'est que nous avons déjà un système mondial de fabrication et de distribution en place en raison de son utilisation généralisée comme matière première pour les engrais. Il y a également un réseau complet de ports qui traitent l'ammoniac à grande échelle, lequel pourrait devenir un carburant pour le transport longue distance avec une relative facilité.

 

En fait, l'industrie du transport maritime international a déjà prouvé la faisabilité de l'utilisation de l'ammoniac comme carburant dans ses plus grands porte-conteneurs océaniques. MAN Energy Solutions, concepteur et fabricant de moteurs marins, a annoncé que le premier moteur à ammoniac pourrait être opérationnel au début de 2022. Cela ouvrirait également des opportunités pour les carburants verts pour les trains, le fret lourd et peut-être même l'aviation zéro carbone.

 

L'ammoniac soulève d'autres défis. L'utilisation d'engrais à base d'ammoniac contribue au déclin mondial de la biodiversité [ma note : je n'ai pas la même lecture de l'article cité, qui porte spécifiquement sur l'ammoniac], à des problèmes généralisés de qualité de l'air et à des émissions de gaz à effet de serre. Les nouvelles utilisations de l'ammoniac doivent inclure des mesures efficaces pour éviter toute émission supplémentaire.

 

Des contrôles stricts qui sont déjà présents sur tous les sites de stockage d'ammoniac actuels et sur les sites industriels concernés, doivent être en place pour garantir que les risques de libération d'ammoniac et la formation résultante d'oxydes d'azote nocifs (NOx) sont négligeables.

 

Ce que nous devons faire maintenant, c'est rechercher et démontrer le potentiel de l'ammoniac, de l'amélioration de l'énergie éolienne et solaire à l'optimisation de la production et du stockage de l'ammoniac vert. Et nous devons développer un portefeuille complet de moyens de reconvertir l'ammoniac en énergie quand et où nous en avons besoin.

 

____________

 

Bill David est professeur de chimie à l'Université d'Oxford. Cet article a été initialement publié sur The Conversation.

 

Source : https://allianceforscience.cornell.edu/blog/2020/02/green-ammonia-could-slash-emissions-from-farming-and-power-ships-of-the-future/

 

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P
L'ammoniac a plein de raies d'absorption autour de 1000cm-1, la "fenêtre" atmosphérique transparente aux IR.<br /> Les raies d'absorption du dioxyde de carbone sont saturées, celles correspondant à l'ammoniac ne le sont pas. <br /> L'électricité des éoliennes n'est pas renouvelable : la durée de vie d'une éolienne est d'environ 25 ans. Les pales (fibre de verre et époxy) vont en décharge. Les socles en béton ferraillés restent dans les champs pour des siècles (ou des millénaires).
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U
Le même "détail" est oublié dans tous les articles traitant de ce sujet : l'énergie récupérée n'est que le quart de l'énergie électrique utilisée au départ.
Répondre
S
un physicien le dimanche 12 avril 2020 à 14:04 <br /> <br /> Bonjour,<br /> <br /> Merci pour le complément d'information.<br /> <br /> Mais quand on aura piqueté la France entière de moulins à vent… (j'ironise). A l'heure où j'écris, l'éolien délivre 1.873 MW. Dans la nuit, on est tombé à moins de 1.000.