Fra megafabrikker til minianlæg: Dansk opfindelse gør grøn ammoniak mulig

Få ved det, men 1,3 % af verdens samlede CO₂-udledninger – omkring 500 millioner ton årligt – stammer fra produktionen af ammoniak til kunstgødning. Til sammenligning står den globale luftfartsindustri for 2 % af den samlede udledning.

Uden ammoniak ville halvdelen af verdens befolkning imidlertid sulte, så selvom CO₂-regningen synes høj, så synes det at være en nødvendig pris at betale. Men det vil virksomheden NitroVolt vende op og ned på.

NitroVolt har netop modtaget knap 12 millioner kroner fra Grønt Udviklings- og Demonstrationsprogram (GUDP) til at udvikle et containerbaseret anlæg, NitroBox, der kan producere ammoniak direkte på gården – udelukkende ved hjælp af luft, vand og grøn strøm. Center for Industriel Elektronik (CIE) ved Syddansk Universitet spiller en afgørende rolle i projektet.

"Vores ambition er at skabe en mærkbar og positiv forandring for klima og samfund. Klimakrisen kræver handling i dag, og ved at levere små modulære enheder kan vi hurtigt implementere en løsning, der reducerer betydelige CO₂-udledninger," siger Suzanne Zamany Andersen, CEO for NitroVolt og ph.d. i fysik.

Kompliceret elektronik gør grøn ammoniak mulig
Den traditionelle ammoniakproduktion bygger på Haber-Bosch-processen – en energitung metode, der kræver fossile brændstoffer, høje temperaturer og massive anlæg. NitroVolts tilgang er radikalt anderledes.

"Vi kalder systemet NitroBox. Det er i virkeligheden en lille fabrik i containerstørrelse, der kan stå direkte på landbruget. Vi tager luft, vand og grøn elektricitet og omdanner det til ammoniak gennem en elektrokemisk proces," forklarer Andersen.

Men for at få det til at fungere i praksis, kræver det ekspertise i avanceret power elektronik – og her kommer CIE i Sønderborg ind i billedet, ledet af professor Thomas Ebel.

"Det handler om at gøre kunstgødning bæredygtigt og decentraliseret – men det kræver avanceret styring af energiflowet," siger lektor Ramkrishan Maheshwari.

CIE skal udvikle et system med to elektrolysatorer: Den første spalter vand til brint, mens den anden kombinerer brint med nitrogen fra luften og danner ammoniak, en såkaldt nitrolyzer.

"Vores opgave er at udvikle den power elektronik, der sikrer, at energien flyder korrekt gennem systemet. Systemet skal kunne håndtere store udsving i strøm fra for eksempel solceller og samtidig sikre en stabil produktion – det svarer lidt til at køre et præcisionsinstrument på en ustabil strøm fra en cykeldynamo,” forklarer Maheshwari med et glimt i øjet.

Nitrolyzeren stiller nemlig helt særlige krav til strømforsyningen, og teknologien er så ny, at man stadig er ved at kortlægge dens karakteristika.

"Det er en teknisk udfordring at sikre optimal drift – men netop derfor er vores samarbejde med SDU afgørende," siger han.

Fra gigantfabrikker til gårdens baghave
I dag produceres ammoniak i enorme, centraliserede anlæg, ofte placeret tæt på naturgasfelter i Rusland, Mellemøsten og USA. Herfra transporteres den færdige ammoniak tusindvis af kilometer til landbrug over hele verden – hvilket medfører yderligere CO₂-udledninger.

NitroVolt ønsker at vende udviklingen på hovedet.

"Vores vision er at flytte produktionen ud til slutbrugeren – landmanden. NitroBox producerer gødningen præcis hvor og når den skal bruges. Det eliminerer ikke bare CO₂ fra selve produktionen, men også fra transporten," siger Andersen.

Derudover giver den decentrale løsning landmændene en langt større forsyningssikkerhed.

"Under COVID-19 og krigen i Ukraine oplevede vi voldsomme prisstigninger og ustabil forsyning. Med NitroBox kan man blive selvforsynende og langt mere uafhængig af globale forsyningskæder," tilføjer hun.

Et overset klimaproblem
Verdens fødevareproduktion er dybt afhængig af kunstgødning – og dermed af ammoniak. Alligevel får produktionen af ammoniak langt mindre opmærksomhed i klimadebatten end fx køernes metanudledning.

"Vi taler meget om landbrugets klimaaftryk, men sjældent om det enorme CO₂-aftryk, der ligger i selve fremstillingen af gødningen. Det er her, vi virkelig kan gøre en forskel," siger Andersen.

Hvis teknologien skaleres globalt, kan den potentielt eliminere en betydelig del af de 500 millioner ton CO₂, der i dag udledes fra ammoniakproduktion – og samtidig øge fødevaresikkerheden i regioner, hvor adgang til gødning er usikker eller begrænset.

Fra laboratorium til mark
Over de næste to år vil et konsortium bestående af NitroVolt, SDU, SEGES Innovation og Teknologisk Institut udvikle en demonstrationsenhed, der kan producere 5 kg ammoniak dagligt. Enheden skal testes i Søborg og derefter installeres hos en landmand i Præstø, som har vist stor interesse for grøn teknologi.

"5 kg er ikke i nærheden af det fulde behov – mange landbrug bruger 100-150 kg dagligt – men det er et vigtigt første skridt," siger Andersen.

Målet er at skalere teknologien til enheder, der kan producere op til 300 kg om dagen – nok til at gøre teknologien økonomisk attraktiv for større bedrifter.