Fraunhofer IMM Planta Piloto para grietas de amoníaco con capacio de agrietamiento de amoníaco de 20 kg/h. Crédito: Fraunhofer Imm
El amoníaco ha sido tradicionalmente conocido por la producción de fertilizantes. En el futuro, también podría desempeñar un papel clave en la transición de energía como una fuente eficiente de hidrógeno y un sustituto amigable con el clima para los combustibles fósiles, ya que puede producirse a partir de nitrógeno e hidrógeno con cero emisiones de carbono. Además, el amoníaco ofrece una gran cantidad de ventajas en términos de transporte y almacenamiento. El Instituto Fraunhofer para Microingeniería y Microsistemas IMM está trabajando en una tecnología de agrietamiento de amoníaco descentralizada, eficiente y, sobre todo, ahorro de espacio en numerosos proyectos de investigación.
“El amoníaco tiene perspectivas muy brillantes para la transformación sostenible de nuestro sistema energético”, explica Gunther Kolb, jefe de la División de Energía y Director Adjunto del Instituto de Fraunhofer Imm en Mainz. “Producir suficiente energía sin emisiones no es el único desafío involucrado en la transición de energía, después de todo.
“Debido a que se pueden producir grandes cantidades de electricidad verde principalmente en lugares con mucho viento o sol, como Chile y Australia, el transporte de baja pérdida a áreas con menos energía renovable disponible es de hecho un factor importante”. El uso de amoníaco puede traer ventajas transformadoras a este respecto.
Perfectamente adecuado para el almacenamiento y el transporte de hidrógeno
El hidrógeno verde (H2), se combina con nitrógeno (N2) en una relación 3: 1 para producir amoníaco (NH3) y la energía almacenada y transportada de esta forma (es decir, amoníaco) sufre pérdidas más bajas en la cadena de suministro. Además, el amoníaco tiene algunas ventajas sobre el hidrógeno para el almacenamiento de electricidad. Permanece líquido a presión atmosférica e incluso a una presión de solo 7.5 bar o cuando se enfría a solo -33 ° C.
Por el contrario, el licuado hidrógeno puro requiere alimentarlo en un vacío a baja presión y reducir la temperatura a -253 ° C, lo que requiere mucha energía. Además, el amoníaco tiene una mayor densidad de energía volumétrica que el hidrógeno líquido, por lo que puede transportar más energía por unidad de volumen.
“Generar amoníaco a partir de hidrógeno y nitrógeno solo requiere aproximadamente un 5% más de energía que generar hidrógeno a partir de electricidad verde”, explica Kolb. “Y tanto el amoníaco productor como el agrietamiento no contienen casi completamente libres de carbono”.
El amoníaco es tóxico y inflamable, por lo que se clasifica como peligroso y está sujeto a regulaciones estrictas. Gracias a los altos estándares de seguridad existentes, unos 25 millones de toneladas métricas de amoníaco se transportan de forma segura en todo el mundo por barco y ferrocarril cada año, principalmente para la producción de fertilizantes.
Red de hidrógeno central en desarrollo
El amoníaco debe reconvertirse en sus compuestos originales (es decir, nitrógeno e hidrógeno) para su uso en la industria química o como fuente de energía. Igualmente importante, esto debe hacerse con pérdidas de energía mínimas. El amoníaco en forma de gas se alimenta a un reactor a una temperatura de aproximadamente 600 ° C, en la que entra en contacto con un catalizador inorgánico a base de níquel con una gran superficie interna.
“En este momento, las primeras grandes instalaciones de electrólisis se están construyendo en ubicaciones ricas en electricidad verde, como Australia y Chile, para producir amoníaco. En el lado europeo, una de las primeras instalaciones de agrietamiento importantes está en construcción en Rotterdam al mismo tiempo, por ejemplo”, dice Kolb. El plan es suministrar hidrógeno a lugares donde se necesita a través de tuberías.
El problema principal es que muchos clientes potenciales, especialmente las PYME, carecen de acceso a tuberías de hidrógeno. Actualmente se está construyendo la infraestructura de hidrógeno de Alemania. Los planes requieren una red de hidrógeno central que comprende alrededor de 9,000 kilómetros de tuberías en total que se implementará en 2032, principalmente al convertir las líneas de gas natural. Sin embargo, incluso después de eso, las grandes áreas no se conectarán al suministro de hidrógeno.
Suministro local a través de la tecnología descentralizada de agrietamiento
“Nuestra tecnología de agrietamiento descentralizada puede cerrar esta brecha de suministro tanto de manera eficiente como con cero emisiones para cantidades requeridas de entre 100 kilogramos y 10 toneladas métricas de hidrógeno por día”, explica Kolb.
“En el proyecto Ammonpaktor, que recibió fondos del estado de Rhineland-Palatinate, nos asociamos con el ITWM del Instituto Fraunhofer para Matemáticas Industrial para desarrollar una cracker de amoníaco compacta que logra una eficiencia del 90% durante el proceso de reconversión a través de nuestra tecnología innovadora de la Convención de la Convención de la Convención de la Convención de la Contención de la Copia de la Copia de la Copia de la Copia de la Copia de la Copia de la Copia de la Luga de la Luidad de la Copia de la Luidad de la CONVENSIÓN. tecnologías “.
La energía necesaria para calentar el reactor se genera directamente en el reactor de agrietamiento con la ayuda de las corrientes de gases de escape, por lo que no se requiere combustible adicional o electricidad para fines de agrietamiento. El reactor Ammonpaktor también es aproximadamente un 90% más pequeño que la tecnología convencional. Esto es especialmente importante para las aplicaciones móviles y con restricciones espaciales.
El uso de gases de escape también significa que la tecnología tiene una huella de carbono más pequeña que los conceptos de reactores calentados eléctricamente. “Además de la utilización de gases de escape internos del sistema, el innovador intercambiador de calor de la placa de Fraunhofer Imm, que está directamente recubierto con un catalizador, marca toda la diferencia”, dice Kolb.
“En lugar del método convencional de generar el calor requerido para agrietarse en un sistema de tubería calentado desde el exterior a aproximadamente 900 ° C, lo que requiere mucha energía, nuestra tecnología genera el calor justo donde se necesita, por lo que nuestro sistema tiene una transferencia de calor mucho mejor. Y eso funciona con un gran ahorro de energía”.
Un prototipo terminado en la ubicación de Fraunhofer Imm en Mainz ya permite la producción de hidrógeno de aproximadamente 75 kg por día, casi lo mismo que la salida diaria de una celda de combustible de 50 kilovatios. “Ese volumen solo sería suficiente para suministrar una pequeña estación de llenado de hidrógeno, por ejemplo”, señala Kolb.
El siguiente objetivo de desarrollo, por ahora, está ampliando la producción diaria de hasta 10 toneladas métricas, incluso como parte del proyecto marítimo de cinco años de la UE, Gamma y el proyecto insignia de Fraunhofer Ammonvektor, que está explorando toda la cadena de valor de amoníaco verde para que esté disponible el hidrógeno de forma descentralizada y con el menor costo posible.
Este proyecto de tres años, encabezado por el Instituto Fraunhofer para la Tecnología de Ambiental, Seguridad y Energía Umsicht, ha estado en marcha desde principios de 2024.
Proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft
Cita: Amoníaco: del fertilizante a la fuente de energía del futuro (2025, 1 de julio) Recuperado el 1 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-ammonia- fertilizer-energy-source-future.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
