Proyecto InterGAmP: PID2023-152312OA-I00

“Producción descentralizada y descarbonizada de amoniaco renovable vía electroquímica: un enfoque interdisciplinar. “

El amoníaco, el segundo compuesto más producido en el mundo, representa el 1% de las emisiones mundiales de CO2 por lo que descarbonizar su producción es una prioridad climática. Actualmente, el amoníaco se produce en plantas Haber-Bosch (HB), alimentadas con H2 gris procedente de fuentes fósiles. El proceso Haber-Bosch verde (gHB), con H2 producido a partir de energías renovables mediante electrólisis, es la solución de descarbonización más simple y madura disponible, pero sigue requiriendo grandes instalaciones. InterGAmP propone una alternativa a pequeña escala y descarbonizada: La síntesis electrocatalítica de amoníaco (eNH3). Esta solución, que utiliza una fuente de N2, agua, electricidad y a veces calor residual, permitiría una producción descentralizada de amoníaco, con menos transporte y aprovechando la producción variable de fuentes de electricidad renovable, proporcionando así amoníaco bajo demanda como solución flexible.

InterGAmP considera dos rutas electroquímicas principales, que trabajan a baja (LT-) y alta temperatura (HT-eNH3) respectivamente. La LT-eNH3 utilizará un compuesto con nitrógeno, como el nitrato, para producir amoníaco mediante su electroreducción selectiva. En este caso, la investigación se centrará en optimizar los cátodos basados en Cu2O y Ni2P y probarlos en electrolizadores de membrana de intercambio iónico. A continuación, HT-eNH3 probará la reducción directa de N2 a NH3 a 400-500 °C y 1 bar en celdas basadas en cerámicas conductoras protónicas soportadas en el electrodo o externamente en un soporte metálico. En este caso, la investigación se centrará en la compatibilidad de los materiales, la densificación de electrolitos funcionales, finos y estancos, y la búsqueda de catalizadores compatibles y selectivos para la reducción de nitrógeno frente a la de formación de hidrógeno. InterGAmP no se limita a lo técnico, sino que es un proyecto interdisciplinar que entrelaza también modelización multiescalar e investigación jurídica. Por ejemplo, la optimización de catalizadores combina experimentos, caracterización y modelos atomísticos basados en la teoría del funcional de la densidad. Además, hasta ahora ningún estudio ha modelizado y comparado las rutas LT- y HTeNH3 junto con HB y gHB. Así, InterGAmP determinará el coste del ciclo de vida y las emisiones de las soluciones electroquímicas propuestas y las comparará con las tecnologías existentes, basándose en datos proporcionados por la capa técnica. En la parte legal, se evaluará la normativa aplicable en la UE y España para producir amoníaco verde a pequeña y mediana escala, en diferentes ubicaciones

y bajo diferentes combinaciones de suministro energético. Este análisis legal obtendrá información de las otras dos capas y retroalimentará la capa del sistema energético para proponer una solución técnica, económica, medioambiental y legalmente sólida para descarbonizar la producción de amoníaco.

InterGAmP pretende tener un impacto directo en la producción descarbonizada, distribuida y flexible de amoníaco. El impacto socioeconómico esperable de InterGAmP es variado: i) desarrollo de una industria española de amoníaco descentralizada; ii) oportunidades económicas para las zonas rurales, que ayudaría a resolver el reto demográfico de España; iii) beneficios medioambientales como la descarbonización y la reducción de nitrato de las aguas residuales que evite la contaminación de ríos y lagos; y iv) perspectivas de exportación para la tecnología eNH3.

Socios que lo conforman:

• FUNDACION FUNDECYT - PARQUE CIENTIFICO Y TECNOLOGICO DE EXTREMADURA / Centro Ibérico de investigación en almacenamiento energético (CIIAE) – España (socio)

Presupuesto total y detalle de la ayuda recibida:

• CIIAE (156.250,00€) + PhD durante 4 años (120.000,00€)