In Utah is een enzymatische brandstofcel ontwikkeld die waterstof en stikstof omzet in ammoniak en daarbij nog elektriciteit produceert ook. Nu nog opschalen en dan kan het Haber-Boschproces na ruim een eeuw de mottenballen in, suggereren Shelley Minteer en collega’s in Angewandte Chemie.

De cel gebruikt twee enzymen. Aan de anode oxideert een hydrogenase-enzym H₂ tot 2H⁺, aan de kathode zet een nitrogenase N₂ en 6 H⁺ om in 2 NH₃. Daarbij dient het herbicide paraquat (N,N′-dimethyl-4,4′-bipyridinium) als elektronentransporteur. Elke elektrode hangt in een eigen compartiment, dat van het andere wordt gescheiden door een membraan dat alleen protonen doorlaat.

Nu wordt vrijwel alle ammoniak nog gemaakt via het klassieke Haber-Boschproces. Dat werkt bij hoge temperatuur en druk en vreet daardoor energie, hoewel de reactie tussen H₂ en N₂ op zich exotherm is. De brandstofcel werkt bij kamertemperatuur en atmosferische druk, dus in principe met een minimum aan energieverlies, en je kunt zelfs de vrijkomende energie nuttig gebruiken door de elektronenstroom tuusen anode en kathode af te tappen.

Voorlopig is de brandstofcel nog geen alternatief. De natuur biedt weinig keuze aan nitrogenase-enzymen: alleen een paar eencelligen maken ze aan. Die nitrogenases kunnen absoluut niet tegen zuurstof. Bovendien gebruiken ze ATP voor hun energievoorziening, wat in een levende cel heel praktisch is maar in een chemisch proces uiterst inefficiënt. En je kunt je afvragen of grootschalige productie van deze enzymen überhaupt wel haalbaar c.q. betaalbaar is.

Maar technisch gesprokien is er geen reden te twijfelen dat daar ooit wel iets op zal worden gevonden.

bron: University of Utah