Plasmasynthese van stikstofhoudende halffabricaten voor duurzame landbouw en circulaire kunststoffen

Dit project ontwikkelt een duurzame methode voor stikstofactivatie met behulp van plasma, gericht op het verminderen van GHG-emissies en het bevorderen van circulaire chemie in de ammoniakproductie.

Subsidie
€ 2.496.927
2023

Projectdetails

Aanleiding

Nitrogen (N) containing molecules are essential for the production of fertilisers and fine chemicals such as engineering plastics and pharmaceuticals.

Their industrial synthesis involves hydrogen production by steam reforming of natural gas, followed by ammonia production via the Haber-Bosch process. At Chemelot, ammonia synthesis causes 35% of the GHG emissions at 2.2 MtCO2eq/year. At Sluiskil it is responsible for 3.4 MtCO2eq/year.

Dutch and European climate ambitions set the urgency for sustainable alternative processes. The recent events in Ukraine add urgency from the perspective of continuity in global fertilizer production & food supply and independence of the national process industry on (pricing of) raw materials. Both Russia and Ukraine are important producers of fertilizers and Dutch/European N-chemistry relies heavily on imports of natural gas from Russia.

Doelstelling

This MOOI sustainable nitrogen chemistry project aims to circumvent energy-intensive ammonia production by activation of nitrogen molecules with sustainable electricity in electrical discharges (plasma).

It enables synthesis of alternative, more economical, chemical building blocks such as NO and HCN. The approach achieves circularity, as no fossil inputs are required. As far as carbon is required, it uniquely valorises CO2 (from air or biomass) and/or CH4 (as primary output from biomass reforming or plastic recycling).

In effect, process technology is developed that biedt:

  1. Reduction of overall energy consumption
  2. Zero GHG emissions
  3. Compatibility with intermittent sustainable electricity
  4. Small scale local production opportunities
  5. Compatibility with circular carbon strategies

Korte omschrijving

Initially, literature, patent, market, safety, and social impact studies will refine the current knowledge basis and maximize efficiency and impact of the R&D project by fine-tuning the project plan where necessary.

Specific attention will be paid to the dynamics of cost-determining factors such as electrical energy, raw materials, products, installations, CO2 tax, etc. that eventually determine the investment and operational costs associated with the intended applications.

Subsequently, the available R&D facilities required will be adapted and configured to fit the demands of the project. Both experiments and model studies will be carried out to investigate the primary plasma activation/conversion of nitrogen, subsequent chemical reactions, and possibilities to control them through controlled cooling in order to optimize the desired CO2-free product formation of nitric oxides and (hydrogen) cyanides.

Resultaat

The proposed project will cover the development phase of plasma activation of nitrogen as an alternative to Green Haber-Bosch, which means implementation of the technology in a prototype at lab scale (TRL4) up to implementation in relevant conditions (TRL6).

The main target is to establish the competitiveness of the technology in comparison to Green Haber Bosch in terms of economics, efficiency, productivity, safety, and acceptability.

It will demonstrate the potential to fulfill a role as a game-changing technology in the transition of the process industry to sustainability and raw materials circularity. The work will prepare for demonstration and/or application on an industrially relevant scale within 10 years from today.

Financiële details & Tijdlijn

Financiële details

Subsidiebedrag€ 2.496.927

Tijdlijn

Startdatum10-1-2023
EinddatumOnbekend
Subsidiejaar2023

Partners & Locaties

Projectpartners

  • BASF SE
  • Chemelot Campus B.V.
  • Evonik Operations GmbH
  • Koninklijk NIOZ
  • Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO
  • Sitech Manufacturing Services C.V.
  • Stamicarbon B.V.
  • Universiteit Maastricht
  • VitalFluid B.V.

Land(en)

Netherlands

Vergelijkbare projecten binnen MOOI

Missiegedrev...

Plasma Chemie voor CO2 vrije productie van waterstof en etheen uit methaan

Het project richt zich op de ontwikkeling van een CO2-vrije plasmatechnologie voor de productie van waterstof en etheen uit methaan, met als doel de CO2-emissies van OCI Nitrogen te reduceren.

€ 3.740.938
Missiegedrev...

Closing Carbon Cycles with Renewable Amines (3CRA)

Het project richt zich op de duurzame synthese van amines uit biomassa en end-of-life plastics, met als doel CO2-reductie en het sluiten van koolstofcycli voor polyamiden en polyurethanes.

€ 3.193.418
Missiegedrev...

SUNREY - Artificiële fotosynthese met een gouden toekomst

Het project richt zich op het opschalen van lichtgedreven plasmonische katalyse voor CO2-omzetting naar syngas, met als doel duurzame chemische productie op semi-industriële schaal te realiseren.

€ 3.569.054
Missiegedrev...

Iron Fuel Technology

Het project ontwikkelt Iron Fuel Technology™ van TRL 5 naar 7 om CO2- en stikstofemissies in energie-intensieve industrieën te reduceren via een gevalideerd 1MW boiler- en 200kW productiesysteem.

€ 3.386.394
Missiegedrev...

electrochemical CO2 conversion to formate and products

Het project versnelt de ontwikkeling van elektrochemische CO2-conversietechnologieën naar formiazuur met hernieuwbare energie, gericht op kostenreductie en efficiëntieverbetering voor een duurzame chemische industrie.

€ 3.971.714

Vergelijkbare projecten uit andere regelingen

Demonstratie...

Hergebruik van ammoniak uit reststromen als alternatief voor Haber-Bosch-proces

Het project richt zich op het ontwikkelen en testen van een innovatieve pilotinstallatie voor het terugwinnen van ammoniak uit vervuilde reststromen, met als doel duurzame productie en lagere CO2-uitstoot.

€ 146.011
Demonstratie...

GreenSwitch

Het project ontwikkelt een industriële installatie voor het duurzaam produceren van nitraatmeststoffen uit mestafval, met als doel CO2- en stikstofemissies te reduceren in de landbouwsector.

€ 5.472.140
ERC Proof of...

Plasma Reactors for Efficient Fertilizer Production Applied in a Real Environment

The project develops and optimizes plasma reactors for sustainable NOx production from air, aiming to enhance green fertilizer production and reduce NH3 emissions in agriculture.

€ 150.000
Demonstratie...

Energie-efficiënte productie van kunstmest uit spuiwater

Natuchem demonstreert en optimaliseert een energie-efficiënt elektrisch proces voor de verwerking van spuiwater tot ammoniumsulfaat, als circulair alternatief voor fossiele kunstmest.

€ 1.449.069
Demonstratie...

Energiebesparing en CO2 reductie bij circulaire zuivering afvalwater

Het project ontwikkelt een innovatieve technologie voor de terugwinning van ammonium uit afvalwater, gericht op CO2-reductie en marktintroductie binnen vier jaar.

€ 815.854