Elektrolyseure produzieren jetzt auch Dünger
Chinesisches Forscher-Team entwickelt energiesparendes Verfahren zur Harnstoff-Erzeugung
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Traktor: Düngerproduktion mit deutlich weniger Energie (Foto: Franck Barske, pixabay.com) |
Shenzhen (pte004/06.05.2025/06:15)
Forscher der Sun-Yat-Sen-Universität stellen Harnstoff mittels Elektrolyse her - deutlich günstiger und schneller als bisher. Jährlich werden 190 Mio. Tonnen Harnstoff produziert. Da die Ausgangsmaterialien Stickstoff und CO2 sehr reaktionsträge sind, wird das Produkt über den Umweg Ammoniak hergestellt.
Ammoniak als Störfaktor
Das Verfahren haben bereits andere Forscher getestet, doch der Erfolg hielt sich in Grenzen. Die beiden Gase bildeten unter dem Einfluss von elektrischem Strom nicht nur Harnstoff, sondern auch Ammoniak, sodass die Harnstoffausbeute so gering war, dass sich das Verfahren wirtschaftlich nicht lohnte.
Die von den Experten vorgestellte Strategie zur Synthese von Harnstoff basiert in erster Linie darauf, die Protonenmenge, also die Zahl der Wasserstoff-Ionen zu begrenzen. Sind zu viele da, verbinden sie sich mit Stickstoff zu Ammoniak, das aus einem Stickstoff- und drei Wasserstoffatome besteht.
Harnstoff dagegen muss zusätzlich Sauerstoff- und Kohlenstoffatome integrieren. Die dazu nötigen Bedingungen haben die chinesischen Wissenschaftler mithilfe eines Elektrolyseurs geschaffen, der einen porösen Festkörperelektrolyten enthält.
Rauchgas ist ein Rohstoff
Als Rohstoff setzt das Team das von Staub befreite Abgas von fossilen Kraftwerken ein, das die benötigten Rohstoffe Stickstoff (85 Prozent) und CO2 (15 Prozent) enthält und somit ideale Voraussetzungen hat. Der Wirkungsgrad der Harnstoffproduktion lag bei 65 Prozent. Ammoniak-Verunreinigungen gab es nicht.
Die Energieeinsparung halten die Entwickler geheim. Sie sagen nur, dass diese, verglichen mit dem Verbrauch bei der heutigen Herstellungsweise, sehr groß ist. Dazu kommt, dass das CO2 im Rauchgas, das den Klimawandel antreibt, nicht direkt an die Umwelt abgegeben wird.
Harnstoff wird meist als Stickstoffdünger genutzt. Zudem wird er eingesetzt, um Stickoxide in den Abgasen von Fahrzeugmotoren unschädlich zu machen, sowie zur Herstellung von Kunststoffen.
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