Produserer ammoniakk ved hjelp av sollys 

Håkon er kjemistudent ved Universitetet i Oslo og har tilbrakt sommeren på laben. – Vi har prøvd å lage ammoniakk ved hjelp av sollys, forteller han.

Ung mann på lab

UiO: Energi deler hver sommer ut stipender for at studenter skal kunne forske. Håkon er en av dem som fikk muligheten i 2019. Foto: Martine Ruud/UiO

Ammoniakk er en fargeløs gass med en stikkende lukt. De fleste av oss har kanskje fått et uønsket møte med denne lukta når vi skal gjøre rent hjemme, men visste du at ammoniakk også danner basisen for moderne gjødselproduksjon?  Ammoniakk brukes også til produksjon av plast, kjemikalier og eksplosiver, og årlig produseres det over 150 millioner tonn ammoniakk på verdensbasis. Ett av de store problemene med ammoniakkproduksjon i dag er det store utslippet av karbondioksid (CO2), som jo er noe vi prøver å kutte ned på i dagens samfunn.

Nitrogen + hydrogen = ammoniakk

For å få til produksjon av ammoniakk med mindre utslipp av CO2 har forskere kommet frem til en mulig løsning. I dag produseres ammoniakk hovedsakelig ved noe som kalles Haber-Bosch-metoden. Her reagerer nitrogen i luften med hydrogen.

Håkon i bakgrunnen - holder en pinsett
- Klimautfordringen er min motivasjon for å forske på dette. Foto: Martine Ruud/UiO

Enkelt forklart kan vi si at jo høyere trykk og lavere temperatur reaksjonen foregår ved, jo bedre blir utbyttet. Her er det ikke snakk om romtemperatur, for som regel ligger reaksjonstemperaturen for ammoniakkproduksjon mellom 350 – 600 grader, og det er her CO2-utslippet kommer inn i bildet. Jo høyere trykk og temperaturer, desto mer energi kreves det og desto større utslipp av CO2 får vi.

Sommerstipend for å forske

Men nå tror forskere at vi muligens kan få produsert ammoniakk ved hjelp av sollys, og det er her Håkons sommerforskning kommer på banen. Han forteller entusiastisk hva han har brukt tiden sin på.  

- Vi vil se om vi greier å produsere ammoniakk ved romtemperatur og ved vanlig atmosfæres trykk for å gjøre produksjonen mer energieffektiv og for å redusere CO2-utslippet.

- For å undersøke dette fikk jeg et utdanningsstipend fra UiO:Energi og har fått bruke seks uker av sommeren på å kjøre eksperimenter her på UiO. 

Håkon har skrudd på sola si, på lab
- Vi bruker en spesiell lyspære som gir samme lys som fra sola, og dette gjøres i en egen beholder. Foto: Martine Ruud/UiO

Håkon tar oss med inn på laben og forteller oss hva eksperimentet hans går ut på.  
- Min oppgave er å simulere sollys over en viss tid med tilførsel av nitrogen og hydrogen.

- Da starter jeg eksperimentet om morgenen, så venter jeg rundt seks timer, før jeg går og sjekker det igjen. Så kan jeg analysere prøvene ved hjelp av spektrofotometri, og sammenligner med referansekurver vi har fra før av. Da ser vi hvilke konsentrasjoner av ammoniakk vi har klart å produsere over en viss tidsperiode ved hjelp av sollyset.  

bilde av labutsyr
I Håkons eksperiment er simulering av sollys sentralt. Foto: Martine Ruud/UiO

Et spektrofotometer er kanskje ikke et instrument de fleste kjenner til, men det er et nyttig instrument som brukes på laber over hele verden. Instrumentet brukes til å analysere kjemiske forbindelser ved at man måler hva slags stråling som absorberes av det stoffet når man sender lys på det, og på den måten kan man finne ut av hva stoffet er bygget opp av.

Tverrfaglig satsningsområde ved UiO

Håkon forteller videre hvorfor produksjon av ammoniakk ved hjelp av sollys ikke foregår i industrien i dag.  
 - Haber-Bosch-prosessen for å produsere ammoniakk krever veldig høyt trykk og veldig høye temperaturer. Da blir det høyt utslipp av CO2 og det ønsker vi ikke. Vi har sett at vi kan få det til uten dette utslippet. Problemet er å få det inn i industrien, sier Håkon.  
- Hvorfor det? 

- Skal vi lage ammoniakk i dag uten mye CO2-utslipp kreves det flere steg noe som blir dyrere og det er ikke industrien interessert i, forteller han. 

UiO:Energi er en av UiOs tre tverrfaglige satsinger hvor målet deres er å fremme nye måter å bruke energi på for å redusere klima- og miljøproblemer. Å skape et lavkarbonsamfunn er en av vår tids største utfordringer, og ved å bringe sammen jus, samfunnsvitenskap, humaniora, teknologi og naturvitenskap håper UiO:Energi at de kan bidra til nye løsninger for ren, rimelig og sikker energi. På spørsmålet om hva sommerstipendet har hatt å si for Håkons sommer så kommer det bare positive ord fra kjemistudenten.  

- Dette har vært veldig morsomt, sier Håkon, som har noen tips til hvordan man kan få sommerstipend fra UiO:Energi neste sommer. Foto: Martine Ruud/UiO

- Jeg hadde to uker med ferie, og da begynte jeg å bli lei. Da var det greit å ha noe å gjøre, og forskningen jeg har gjort i sommer er noe helt annet enn min vanlige hverdag.

- Det som er så fint med sommerstipendene til UiO:Energi er at det så mange forskjellige prosjekter man kan søke om midler til. Man kan høre med tidligere studenter eller veiledere om de har tips om sommerstipender, om man ønsker å gjøre noe liknende neste sommer. 

Håper på en dominoeffekt 

Når vi snakker om mer miljøvennlige alternativer til ammoniakkproduksjon er det naturlig at vi kommer inn på klimaspørsmålet. 

- Klimautfordringen er en motivasjon for å forske på dette og jeg merker at det blir større og større fokus på det overalt. Vi prøver å finne bedre løsninger enn vi har i dag, og selv om akkurat det jeg har gjort i sommer trolig ikke kommer til å utgjøre en kjempestor forskjell så kan det kanskje føre til at andre forsker videre på det. Da kan det jo hende de finner en utrolig effektiv måte å produsere ammoniakk på, sier han optimistisk.  

- Jeg håper på en dominoeffekt. Det er det mye av forskningen går ut på, at man får den dominoeffekten, og til slutt kommer man frem til et svar.  

Håkon viser oss rundt omkring på laben under intervjuet. I bakgrunnen hører vi maskiner som går, og det virker som at det aldri er helt stille her. Han avslutter med å sette på eksperimentet før vi skal runde av, og det blir plutselig veldig lyst. Det er nå den fiktive sola skrus på og ammoniakkproduksjonen settes i gang. Om seks timer er det klart for å bli analysert. Før vi går ut av laben avslutter vi med å spørre om hva han kan ta med seg videre etter årets sommerjobb.  

- Man lærer å bli selvstendig og gjøre ting på eget initiativ. Det er ikke nødvendigvis noen som kontrollerer deg hele tiden. Du har mye frihet som du må bruke riktig, avslutter Håkon.  
 

Av Martine Ruud
Publisert 17. des. 2019 08:32 - Sist endret 17. des. 2019 08:58