Au cours de son stage en tant qu’étudiant en technologie chimique dans la société danoise Haldor Topsøe, UT Ph.D. le chercheur Kevin Rouwenhorst s’est rendu compte des nombreuses opportunités offertes par l’ammoniac. À l’heure actuelle, il est principalement utilisé pour fabriquer des engrais artificiels et a donc mauvaise réputation. Mais l’ammoniac est également l’un des sept produits chimiques qui constituent la base de tous les produits chimiques, et il contribue à nourrir environ 50 % de la population mondiale.
L’ammoniac—NH3—en tant que composé d’hydrogène et d’azote, est un vecteur idéal d’énergie, en particulier d’hydrogène. Rouwenhorst, sous la direction de Louis van der Ham, a voulu étudier ce concept lors de son projet de recherche final dans la ville où il est né, Haaksbergen. Le village de Twente pourrait-il abandonner les combustibles fossiles et n’utiliser que l’énergie générée par les éoliennes, les panneaux solaires et l’ammoniac produit de manière durable ?
La thèse lui a donné envie d’en savoir plus. Il est tombé sur un doctorat. poste au sein du groupe de recherche S&T Catalytic Processes and Materials. Au cours des quatre dernières années, il s’est particulièrement concentré sur la synthèse catalytique d’ammoniac assistée par plasma sous la supervision de Leon Lefferts. « Environ 80% de notre air est composé d’azote. Cet azote doit être décomposé au cours du processus afin de créer de l’ammoniac », explique Rouwenhorst. « Pour cela, vous avez besoin d’un agent catalytique. Mais les connexions sont si fortes qu’il faut des températures industrielles comprises entre 400 et 500 degrés Celsius. Le plasma permet de réaliser le même processus à des températures comprises entre 200 et 300 degrés Celsius. »
Mais, comme c’est souvent le cas en science, la route vers la destination finale est tout sauf simple. Cela a été vite réalisé par le Ph.D. candidat. « En pratique, le procédé n’était pas la meilleure option pour convertir l’azote en ammoniac. Mais le procédé au plasma semblait être utile pour d’autres applications, telles que la production d’acide nitrique, qui est également utilisé dans la fabrication d’engrais artificiels. »
Ces expériences à petite échelle, en laboratoire, sont une chose. Mais Rouwenhorst a trouvé que les développements en dehors de ces murs étaient beaucoup plus intéressants. Ou plutôt, c’est la combinaison qui lui plaît vraiment. « Je suis fasciné par la traduction de la science fondamentale à l’échelle d’énormes usines chimiques. Et aussi par la façon dont les gens réagiront à ce type de développement. » C’est pourquoi Rouwenhorst n’est pas seulement un doctorat. candidat; il travaille également pour l’Ammonia Energy Association et est ingénieur en innovation pour la société Proton Ventures. « Cela aide à voir les développements sous différents angles. Je suis stimulé par la combinaison de faire quelque chose d’utile et de réaliste. »
Et c’est précisément ce qui s’est passé ces dernières années. Rouwenhorst ajoute qu’il existe une technologie pour produire de l’ammoniac renouvelable à l’échelle industrielle depuis 1920. « Mais l’attention a diminué et plus récemment, seule une poignée de scientifiques ont maintenu leur foi dans le concept. » Mais le vent a tourné ces dernières années. « À l’heure actuelle, des usines à l’échelle du gigawatt sont en cours de construction pour fonctionner à l’ammoniac renouvelable dans de nombreux endroits du monde. Selon l’Agence internationale pour les énergies renouvelables, l’ammoniac est l’option la moins chère pour transporter l’hydrogène à travers les continents. De plus, si vous avez de l’hydrogène , vous pouvez fabriquer de l’ammoniac et vice versa. L’ammoniac peut donc fonctionner comme un vecteur d’hydrogène. De plus, l’industrie du transport maritime considère l’ammoniac comme la principale option pour un carburant plus propre.
Cela signifierait que le monde aurait besoin de beaucoup plus d’ammoniac. Selon un rapport récent rédigé par Rouwenhorst, nous pourrions avoir besoin de quatre fois plus d’ici 2050. Et cela doit impliquer les niveaux de CO2 les plus bas possibles. Si cela réussit, Rouwenhorst estime – sur la base d’un calcul « au bout de papier » – que les émissions mondiales de CO2 pourraient être réduites de 5 % simplement en raison de l’utilisation plus large de l’ammoniac. Elle devient alors immédiatement un atout dans la transition énergétique.
Néanmoins, il hésite à dire que l’ammoniac est un véritable Saint Graal. « Vous devez vous concentrer sur la valeur ajoutée pour l’homme et la nature. Au sein des continents, par exemple, il peut être plus avantageux d’utiliser le réseau gazier existant pour produire de l’hydrogène. » Sa thèse l’a également démontré. Au final, Haaksbergen n’était pas l’environnement idéal pour une conversion complète à l’ammoniac renouvelable. « Mais, pendant mon doctorat, j’ai travaillé aux côtés de Victor Sagel et Jimmy Faria sur des recherches similaires à Curaçao, où il y a beaucoup plus de vent. Là, c’est potentiellement une solution utile. Mais, même par rapport à la crise climatique , il faut être réaliste et tenir compte du contexte local. Sinon, on risque de perdre de vue son objectif. »