Инженерные разборы, кейсы Aspen HYSYS, патенты и технологии ежедневно в Telegram.
Faraday Earth представила модульную плазменную установку для производства дешевого зеленого аммиака
Faraday Earth разработала модульную установку для производства зелёного аммиака на основе нетермической плазмы. Контейнерные реакторы производительностью несколько тонн в день позволят выпускать продукт прямо у потребителя по цене около $500 за тонну. Технология уже обеспечена предварительными контрактами с мировыми производителями удобрений.
Faraday Earth представила модульную плазменную установку для производства дешевого зеленого аммиака
Вот подробный, профессиональный перевод и адаптация статьи на русский язык с сохранением всех ключевых деталей, дат, имен и технических параметров.
Debayan Saha: «Наша технология решает узкое место традиционного процесса производства аммиака, а именно крайне низкую реакционную способность азота» Фото: Элейн Уотсон (Elaine Watson)
[Раскрытие информации: материнская компания AgFunderNews, AgFunder, является инвестором Faraday Earth]
Может ли плазменный реактор размером с контейнер составить конкуренцию вековому процессу Габера-Боша в деле фиксации азота из воздуха и превращения его в «зеленый» аммиак по промышленно значимой цене? Стартап Faraday Earth считает, что да. Эта компания, зарегистрированная в США и имеющая исследовательские мощности в Индии, использует неравновесную плазму (высоковольтное электрическое поле) для возбуждения notoriously инертных молекул азота, заставляя их реагировать с водородом с образованием аммиака. При этом не требуются ни высокие температуры, ни высокое давление, ни специализированные катализаторы, ни мега-масштабные заводы, характерные для традиционного производства аммиака.
Компания утверждает, что ее система, оптимизированная с помощью искусственного интеллекта, сможет достичь приведенной стоимости (LCO) около 500 долларов за тонну. Это делает ее практически конкурентоспособной с «серым» аммиаком, получаемым из ископаемого топлива, еще до учета транспортных расходов и уязвимости цепочек поставок, связанных с доставкой аммиака с централизованных заводов фермерам и промышленным потребителям. В сочетании с модульными реакторами, которые можно разместить в стандартных морских контейнерах, экономика «зеленого» аммиака начинает выглядеть весьма привлекательно, заявляет фирма.
Журналист AgFunderNews (AFN) побеседовал с соучредителем компании Дебаяном Саха (Debayan Saha, DS) на ежегодном собрании AgFunder, чтобы узнать подробности...
AFN: Представьте, пожалуйста, вашу технологию в формате 30-секундного лифта...
DS: Мы здесь для того, чтобы полностью перевернуть исторический способ производства аммиака, основанный на равновесных реакциях, таких как процесс Габера-Боша. Этот подход сопряжен со всеми мыслимыми проблемами, включая высокую стоимость, крайнюю уязвимость к сбоям в цепочках поставок из-за растущей геополитической напряженности и значительные выбросы CO2.
AFN: Как вам удается заставить азот и водород соединяться в аммиак без использования высоких температур и давления?
DS: Мы используем силу неравновесной плазмы. Это означает, что мы генерируем электромагнитное поле и пытаемся возбудить электроны азота таким образом, чтобы они стали реакционноспособными и были готовы образовывать связи с водородом для получения аммиака. При этом основной объем газа остается при температуре и давлении, близких к комнатным. Здесь нет тех высоких температур и давлений, как в процессе Габера-Боша.
AFN: То есть вы возбуждаете азот, если можно так выразиться, чтобы сделать его реакционноспособным?
DS: Мы возбуждаем электроны азота, чтобы сделать их активными, а не нагреваем газ до 700 кельвинов или создаем давление в 250 атмосфер для разрыва связей азота.
AFN: Как ваш подход соотносится с другими методами производства «зеленого» аммиака?
DS: Существует несколько путей получения «зеленого» аммиака. Можно использовать «более экологичный» процесс Габера-Боша (с использованием возобновляемой энергии и зеленого водорода), но для этого требуется возобновляемое электричество, которое, как правило, нестабильно. Для управления этими колебаниями понадобятся батареи и хранилища водорода в дополнение к электролизерам, что увеличивает капитальные затраты. Именно поэтому данный метод очень дорог.
В последние годы появились и другие технологии, например, литий-опосредованные подходы (с использованием лития в процессе восстановления азота). Но литий сталкивается с огромной конкуренцией со стороны индустрии электромобилей, что делает его дефицитным ресурсом. Кроме того, существуют проблемы со стабильностью лития.
Также были попытки электрохимических способов производства аммиака, но в этом случае сначала необходимо растворить азот в водной среде (водном растворе), прежде чем начнутся другие реакции. Сам процесс растворения очень сложен, поскольку азот плохо растворим в воде.
Напротив, мы напрямую конвертируем газообразный азот в аммиак, и у нас нет этой проблемы.
Были и другие компании, которые пытались осуществить переход от азота к аммиаку с помощью неравновесной плазмы. Но они сначала пытались преобразовать азот в нитраты (то есть окисляли азот), а затем восстанавливали его обратно до аммиака. В итоге они тратили больше энергии и делали систему более сложной.
AFN: Откуда вы берете водород?
DS: В настоящее время водород получают в результате электрохимической реакции (электролиза) воды. Но по мере появления природного водорода и других дешевых источников водорода мы сможем их использовать, особенно природный водород (естественный геологический водород).
Для других компаний было бы сложно использовать природный водород, потому что его источники находятся в отдаленных местах и имеют ограниченные объемы. Вы не можете разместить там систему Габера-Боша, поскольку для экономики Габера-Боша требуются крупные установки. Но мы очень хорошо подходим для таких систем (благодаря модульной, распределенной модели Faraday с использованием реакторов в морских контейнерах).
Кроме того, поскольку мы не зависим в первую очередь от узкоспециализированных катализаторов активации азота, мы можем работать с неочищенными формами водорода, которые очень дешевы, но которые привели бы к неэффективности катализаторов наших конкурентов. У нас нет этой проблемы из-за нашего подхода. Для нас неравновесная плазма действует как катализатор.
AFN: Вы используете ИИ и цифрового двойника для оптимизации плазмы. Как это работает?
DS: Мы знали команду Google DeepMind и знали, что они работают над плазмой для термоядерного синтеза, активно используя модели ИИ. Мы черпали вдохновение оттуда и начали использовать физически-информированные нейронные сети и модели машинного обучения.
Мы генерируем огромное количество данных, чтобы обучать модели на наших собственных, специфичных для реактора данных. Модели изучают физику процесса, что помогает оптимизировать плазму. Это экономит нам огромное количество времени и помогает существенно снизить стоимость аммиака.
AFN: Какие рычаги вы можете задействовать для оптимизации реакции?
DS: В плазме каждую наносекунду меняются миллиарды реакционных динамик, это очень сложный процесс. Но благодаря нашему ИИ-слою мы можем понять, каковы идеальные напряжение, ток, скорость потока газа и их идеальная комбинация.
AFN: Кто ваш клиент?
DS: Наши модульные децентрализованные установки могут использоваться непосредственно на фермах (у фермерских ворот) или на химических заводах, которым нужен аммиак в качестве сырья. Они также могут использоваться для снабжения аммиаком предприятий холодильной промышленности.
AFN: Каких успехов вы уже добились?
DS: Мы основали компанию пару лет назад, имея миниатюрный прототип, и с тех пор значительно выросли. Теперь у нас есть демонстрационная установка, производящая зеленый аммиак, и мы делимся ею с клиентами и потенциальными клиентами.
Благодаря этому мы получили значительный интерес со стороны промышленности в виде предложений о пилотных проектах и потенциальных соглашений о закупке (offtake). Следующий этап — масштабирование до пилотной демонстрационной установки. Как только мы это сделаем, мы начнем получать доход.
AFN: Насколько проста ваша технология в эксплуатации?
DS: Это полностью комплексная система «под ключ», что означает, что вы можете включать и выключать ее в любой момент, в отличие от процесса Габера-Боша, где требуется время на разогрев. У нас этого нет, что означает, что мы можем напрямую соответствовать динамическому профилю возобновляемой электроэнергии от солнца или ветра. Наша система также очень проста в обращении (для клиентов).
AFN: Ваша цель — приведенная стоимость в 500 долларов за тонну. Насколько это достижимо?
DS: Это вполне достижимо. Мы уже очень близки к этой цифре, которая сегодня является себестоимостью производства аммиака. Но к тому времени, когда аммиак (произведенный по процессу Габера-Боша) доходит до конечных потребителей, его цена уже выше из-за всех транспортных расходов.
Мы уже соответствуем цене аммиака для конечных потребителей (благодаря модели локального производства Faraday). И мы надеемся, что с теми темпами, которыми мы прогрессируем с нашей ИИ-моделью, мы сможем в ближайшее время сравняться с себестоимостью производства аммиака.
При теоретическом пределе фиксации азота с помощью плазмы требуемая энергия будет в 2,5 раза меньше, чем в процессе Габера-Боша, так что потенциал огромен.
Дополнительные материалы по теме:
- Слушания в Сенате США по удобрениям: Фермеры «больше не могут терпеть» на фоне роста цен
- Brazil Potash выступает за местные поставки, поскольку война в Иране будоражит рынки удобрений
- Кризис с удобрениями в Персидском заливе: глобальные цены на продукты питания могут вырасти на 12-18% к концу 2026 года, предупреждает Helios AI
- Гостевая статья: Ископаемый расчет продовольствия; энергетические кризисы — это новая норма, и еда следующая
Поделитесь этой статьей
Подпишитесь на нашу еженедельную рассылку.
Платформа «климатической устойчивости» ClimateAi сворачивает деятельность. (Категория: Агротех / Искусственный интеллект)
Новое предложение FCC может «запретить задним числом» некоторые существующие агродроны для опрыскивания, предупреждает DJI. (Категория: Политика и регулирование)
Присоединяйтесь к почти 100 000 подписчиков, которые получают нашу еженедельную рассылку новостей и мультимедийного контента от нашей команды отмеченных наградами журналистов в области агрофудтеха и климата. Вы также получите ранний доступ к нашим исследованиям и подборку отраслевых новостей из других мировых СМИ.
Нажимая «Подписаться», вы подтверждаете свое согласие с нашими Условиями и положениями.
РЕПОРТАЖ ОБ ЭВОЛЮЦИИ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
Источник
Теги
- #Аммиак
- #Удобрения
- #НетермическаяПлазма
- #Декарбонизация
- #FaradayEarth
#Аммиак #Удобрения #НетермическаяПлазма #Декарбонизация #FaradayEarth