在明尼苏达州，有一个研究农场，上面有风力涡轮机，在如火如荼的情况下，它具有惊人的低碳足迹。风能为生产氨的化学植物提供动力，该植物不仅可以在涡轮机下作为肥料扩散，还可以燃料实验性拖拉机，将能量存储在非翼展上，并且很快就会加热谷仓，这些谷仓干燥其谷物的谷仓。全部没有产生二氧化碳。
明尼苏达大学大学主任迈克尔·里斯（Michael Reese）说：“为了深入农业，您可以改用绿色氨。”项目。该大学的研究表明，用于肥料，燃料和热量的绿色氨（从可再生能源制成的意义上是“绿色”）可能会使玉米和小谷物作物的碳足迹下降多达90％。“这是变革性的，”里斯说。
倡导这种替代性的零碳液体燃料，请参见Green Ammonia的覆盖范围远远超出了农场。他们预测将绿色氨的新市场视为一种燃料，最终超越了地球已经对氨的巨大需求（且不断增长）作为肥料。2021年国际能源机构报告预测，到2050年将达到零排放的预测，基于氢的燃料（包括氨）应占到2050年的运输燃料的近30％，从今天的基本上占零。该报告预测，汽车将在生物燃料上的电池和飞机上运行，但氨对运输行业，目前是全球排放量的3％，并努力迅速减少。
几个国家计划使用绿色氨存储和出口其可再生能源盈余。
氨也是从可再生电厂中存储和运输能源的最大竞争者之一，因此可以在需要时和何处提供电力。这个想法是利用可再生能源从非化石燃料来源生产绿色的氨，通过管道或船只将其送出，并在用涡轮机定制的涡轮机中燃烧它，以在氨气上运行。尽管电池效率很高，但它们最适合将较小的电量储存数小时或数天；2020年牛津能源研究所报告得出结论，对于大规模的长期储能，液态氨很难击败。包括日本，澳大利亚，荷兰和英国在内的国家计划使用绿色氨来存储（和出口）可再生能源盈余。
总而言之，澳大利亚墨尔本莫纳什大学的化学家道格拉斯·麦克法兰（Douglas MacFarlane）预计，氨的生产会增加100倍几十年来。
但是，就目前而言，氨的生产绝非绿色。目前，世界每年生产大量的1.75亿吨氨，主要用于肥料，采用能源密集型，百年历史的工业过程，产生了许多温室气：该行业约有1％至2％全球碳排放量使其成为地球上最肮脏的。
明尼苏达大学西部中央研究与外展中心，是使用风能生产氨的试点工厂的所在地。明尼苏达大学扩展服务David Hansen
如果要成为世界气候变化解决方案的一部分，那将需要改变。为了确保所有这些氨是绿色而不是脏的，这是一项巨大的任务。当然，将使用可再生能源产生用于储存风能和太阳能的氨。但是，为了满足燃料和肥料的要求，除此之外，将意味着更多可再生能源。氨植物将需要改变甚至重塑其生产系统。并且需要重新配置发动机以在新的液体燃料上运行。在此过程中，生产者和用户将不得不克服障碍：氨是有毒的，燃烧可能会产生比CO2更有效的温室气体。
麦克法兰说：“这不会在一夜之间发生。”
纯氢（H2）曾经被吹捧为未来的燃料。但是氢存在问题：作为一种液体，它需要约-250度C的低温温度；作为气体，它需要在高压下存储；在空中，这是爆炸性的。另一方面，氨（NH3）很容易作为液体储存，仍然可以打孔大约一半传统化石燃料的能量密度。尽管氨是有毒的，但世界已经有一个庞大的制造，存储和运输的系统。“它给所有的盒子打勾，”荷兰温特特大学的化学工程师吉米·法里亚（Jimmy Faria）说规划出氨的优势。
制作氨的传统廉价方法是使用蒸汽从天然气中剥离氢（生产CO2作为副产品），然后在高压和数百摄氏度的温度下将氢与空气中的氮混合在一起。此过程称为Haber-Bosch过程在1900年代初发明了诺贝尔奖的化学家之后，通常会发布近2吨二氧化碳进入每吨可用氨气的气氛。
预计到2023年，路易斯安那州的绿色氨植物预计将每年生产20,000吨。
削减氨产生排放的最简单方法是将天然气从方程式中取出，而是通过用可再生能源中的电力将水分解为氢。Haber-Bosch过程的其余部分保持不变，由可再生电力提供动力。这就是明尼苏达州莫里斯镇西中央研究与外展中心的明尼苏达工厂在2013年开业时正在做的事情，这是许多其他商业努力现在正在计划的。“这是一个非常动态的领域；每天都有新闻。”麦克法兰说。
自2018年以来，实验性风向绿色氨植物已经在英国跑步和日本。在美国，CF Industries（全球目前最大的氨生产国）计划在路易斯安那州唐纳森维尔（Donaldsonville）设有旗舰绿色氨植物，到2023年，每年生产20,000吨。皮尔巴拉氨植物旨在到2022年底每年生产3500吨绿色氨气，到2030年将其扩大50倍。计划在沙特阿拉伯计划最大的项目：计划在2025年开放的一种工厂，旨在使120万吨的120万吨每年绿色氨。MacFarlane说，这些植物是渴望能量的野兽，需要专用的风或太阳能农场为它们提供动力。
日本福岛可再生能源研究所的绿色氨飞行员项目。frea
尽管有一系列活动，但这仍然只是目前每年1.75亿吨氨的全球产量的一小部分。它将按照1.0亿吨工厂的订单来提高全球生产100倍。Faria说，这种膨胀的风险包括氨的意外泄漏，甚至具有高度浓缩盐的环境污染 - 这是使所有水成为绿色氢所需的脱盐的副产品。
Faria说，使用可用技术，这种扩展是“可以实现的” - 但昂贵。根据牛津的报告，如今使用化石燃料在美国制造的氨比电产生的氨便宜73％。Faria指出，成本在很大程度上取决于当地电价，并且市场正在迅速变化。
Faria说，风和太阳能的成本“在过去的七年左右的时间里大幅下降”。他说，最终，绿色氢将是便宜或便宜比肮脏的东西 - 问题是什么时候。与明尼苏达大学里斯（Reese）合作的化学工程师Prodromos Daoutidis说，为了使绿色氨的运转足够快，足够大，可能需要政府政策来帮助补贴绿色氢并鼓励规模经济。在此之前，诸如运输之类的行业都有一种危险，希望使用氨气作为燃料最终使用“肮脏”的氨的动力，只需将排放从一个行业（运输）转移到另一个行业（氨产生）即可。
同时，生产技术也将进步。Daoutidis说，改善Haber-Bosch并不容易 - 这是一项既定高效的技术。但是有摆动的房间。里斯和他的合作者确保了1000万美元从美国能源部开始建立一个试点工厂，测试了两项创新：一种新的和改进的催化剂，以及在过程结束时将氨取出的吸收盐。他们希望，这些因素将减少资本成本和对高压力的需求。
电力公司正在开发涡轮机，这些涡轮机在氨气生产上运行。
MacFarlane押注更加戏剧性的变化。他不仅要换氢的来源或摆弄细节，还可以设想制作氨的全新方法。这个想法是直接在电化学细胞中产生氨，而不必将氢作为成分。经过多年的工作，这项所谓的“第三代”技术已证明是一个艰难的化学坚果。Faria说：“这仍然非常具有挑战性。”MacFarlane有一家初创公司，木星离子学，目的是解决这个问题与单元格这利用与锂电池中的类似电解质。
与Haber Bosch植物不同，这种电化学系统将很小且易于打开。MacFarlane说，每天有一个大小的运输容器可以生产大量的绿色氨。对于偏远的非洲城镇等地，这可能会改变游戏规则，或者例如风能的加勒比海库拉科岛（Curacao Island）说，Faria说，它很昂贵或很难进口燃料，而且肥料很昂贵。当地生产可以养活和燃料隔离的农场和村庄。但是，许多化学家比麦克法兰更持怀疑态度，可以在经济上尽快实现这一目标。“在我看来，这些技术非常有前途，但在早期，” Daoutidis说。“这是一个问号。”
制作绿色氨后，还需要建立系统才能使用它 - 在燃烧引擎中燃烧它，以供电或驱动发电厂的涡轮机。
这不是一个新的主意，甚至是一项新技术 - 从那以后，氨气燃料发动机就已经存在1800年代，并短暂第二次世界大战期间很受欢迎当石油短缺时。但是化石燃料既便宜又易于使用。
经过修饰的拖拉机以柴油燃料和绿色氨的混合物运行。Esther Jordan /明尼苏达大学西中央研究与外展中心
氨燃烧得慢，比化石燃料更难点燃。大多数氨气发动机都需要剂量的柴油或氢才能使其继续前进。如果发动机泄漏未燃烧的氨，那可能是有毒的。氨发动机倾向于产生氮氧化物，也是一种有效的温室气体。但是，有一些催化转化器可以解决此问题。“这是我们的范围，”清洁氨驱动引擎的法里亚说。“我们正在谈论抛光相对成熟的东西的粗糙边缘。”
主要的发动机制造商，包括德国人能源解决方案和瑞士Wingd，现在正在开发氨气燃料的发动机和套件来改造旧发动机，以便他们可以在氨上运行，预计最初的产品将是在2024年的船上。同时，初创企业也在游戏中。在明尼苏达州，里斯的同事威廉·诺斯罗普（William Northrop）推出了AZA电源系统一个月前，将自己的氨供电发动机技术商业化。
电力生产公司也在发展在氨上运行的涡轮机用于电力生产。使用电力制造氢，用它来制造氨，移动氨并再次将其转回电 - Faria指出，最终只能获得电力的20％至30％，与假设电池的效率为98％。他说，但是容易存储和运输能源的好处超过了这个问题。
无论哪种特定方向发展，观察家都期望绿色氨市场迅速上升。根据IEA报告，虽然氨肯定不会成为所有事物的最佳解决方案，但它与生物燃料和氢一起在净净零方面发挥了作用。随着碳价格上涨，绿色氨将成为国王，Faria说：“我认为氨可能是液态燃料的未来。”
