Amoniak

Přibližně 83 % (v roce 2003) amoniaku se používá pro hnojiva, ať už ve formě solí nebo roztoků. Výroba amoniaku spotřebovává více než 1 % energie vyráběné lidstvem – je tak velmi významnou složkou světové spotřeby energie.[7]

Amoniak ve formě roztoku (hydroxid amonný, lidově čpavková voda 25%, NH₃ • H₂O nebo také nesprávně NH₄OH, čirá až nažloutlá kapalina) se často používá jako složka čisticích prostředků pro různé účely. Protože umožňuje dosáhnout lesku beze šmouh, často se využívá pro čištění skla, porcelánu a nerezavějící oceli. Nachází uplatnění také v čističích pro trouby, grily apod., kdy odstraňuje napečené nečistoty. Koncentrace amoniaku v těchto roztocích se pohybuje okolo 5–10 %.

Čpavková voda se také používá na oxidaci povrchu nových zinkových povrchů plechů a okapů – na čerstvém povrchu totiž barva neulpívá rovnoměrně, ale vytváří fleky. Tímto postupem „zestaříme“ čerstvý zinek, takže posléze na něm již barva bude držet normálně, a povrch bude dobře očištěný: 2–3% roztokem čpavkové vody (25% čpavkovou vodu zředíme s vodou v poměru 1 díl čpavkové vody a 10 dílů vody, můžeme přidat i saponát, zhruba 5 ml / litr) omýt plochu, kterou chceme natírat, nechat přibližně 10 minut působit, až vytvoří kovově zašedlý povrch, který následně opláchneme čistou vodou. Po vyschnutí můžeme začít natírat barvou. Roztok je toxický, stejně jako oplachová voda, likvidovat dle návodu výrobce. K zakoupení v drogériích.

Amoniak je přímým nebo nepřímým prekurzorem většiny dusíkatých sloučenin. Prakticky všechny syntetické a všechny anorganické sloučeniny dusíku lze připravit z amoniaku. Důležitým produktem je například kyselina dusičná. Vyrábí se Ostwaldovým procesem – vzdušnou oxidací amoniaku na katalyzátoru při teplotě 700–850 °C a tlaku 900 kPa. Meziproduktem je oxid dusnatý:[8]

NH₃ + 2 O₂ → HNO₃ + H₂O

Kyselina dusičná se používá pro výrobu hnojiv, výbušnin a různých organických sloučenin dusíku.

Termodynamické vlastnosti amoniaku ho učinily jedním z chladiv běžně používaných před objevem dichlordifluormethanů známých jako freony.[9] Použití však komplikuje toxicita amoniaku. Bezvodý amoniak se nicméně široce používá v průmyslových chladicích systémech (např. na zimních stadionech), díky vysoké účinnosti a nízké ceně. V kompresorových spotřebitelských výrobcích (např. chladničkách) se vzhledem ke zmíněné toxicitě používá méně často, uplatnění však nachází v absorpčních chladničkách.[10]

Amoniak lze použít k odstraňování oxidu siřičitého vzniklého spalováním fosilních paliv. Výsledný produkt se převádí na síran amonný používaný jako hnojivo. Amoniak také neutralizuje oxidy dusíku (NO_x) produkované vznětovými motory. Tato technologie, nazývaná SCR (selective catalytic reduction, selektivní katalytická redukce), je založena na použití vanadového katalyzátoru.[11]

Během 2. světové války se amoniak používal v Belgii jako palivo pro autobusy. Před rokem 1900 se využíval do motorů a pro zařízení založená na sluneční energii. Kapalný amoniak se používal jako raketové palivo (letoun X-15). Přestože nemá tak vysokou výhřevnost jako jiná paliva, nezanechává v motorech saze a jeho hustota je přibližně stejná jako u kyslíku použitého jako oxidant, což zjednodušuje konstrukci zařízení. Rovnice hoření je následující: 4 NH₃ + 7 O₂ → 4 NO₂ + 6 H₂O

Nově byl amoniak navržen jako alternativa k fosilním palivům pro využití ve spalovacích motorech.[12] Spalné teplo amoniaku je 22,5 MJ/kg, což je přibližně polovina oproti naftě. V běžných motorech, kde vodní pára nekondenzuje, je potřeba počítat s výhřevností amoniaku na úrovni o 21 % menší, než činí spalné teplo. Amoniak lze využít v existujících motorech jen s menšími úpravami karburátorů nebo vstřikování.

Pro naplnění poptávky po zvýšeném množství amoniaku by bylo potřeba zvýšit výrobu. Přestože jde (podle vyrobeného množství) o druhou chemikálii v pořadí, objem výroby tvoří jen malý zlomek využívaného množství ropy. Lze ho vyrábět pomocí obnovitelných zdrojů, ale také pomocí energie z uhlí nebo jádra. Účinnost je však nižší než u akumulátorových baterií. Vodní elektrárna v Rjukanu (Telemark, Norsko) o výkonu 60 MW dodávala proud pro výrobu amoniaku elektrolýzou vody – od roku 1913 sloužila výrobě hnojiv pro většinu Evropy. Při výrobě energie z uhlí lze CO₂ snadno ukládat[12][13] (produkty vlastního spalování jsou dusík a voda). V roce 1981 jedna kanadská firma upravila automobil Chevrolet Impala pro provoz na amoniak jako palivo.[14][15]

Tramvaj poháněná čpavkovým motorem

Pro pohon lokomotiv byly zkonstruovány speciální motory. Jedním z nich byl i tzv. čpavkový motor, uvedený v roce 1886. Pracoval na principu uvolňování amoniaku z vodného roztoku při zahřátí – plynný amoniak poháněl pístový stroj a byl následně pohlcován zpět ve vodě, čímž se uvolňovalo teplo. Takto to fungovalo do vyrovnání tlaků. Praktické nasazení ztroskotalo kvůli silnému zápachu amoniaku.[16]

Již v roce 1895 bylo známo, že amoniak je „silné antiseptikum … ke konzervaci masového extraktu postačuje 1,4 g na litr“.[17] Bezvodý amoniak se ukázal jako účinné antimikrobiální činidlo pro krmiva[18] a dnes se komerčně používá k redukci nebo eliminaci mikrobiální kontaminace masa.[19][20][21] V říjnu 2009 oznámil The New York Times, že americká firma Beef Products Inc., která zpracovává hovězí masový separát (obsahující 50–70 % tuku) na sedm milionů liber libového jemně tvarovaného masa týdně odstraňováním tuku (zahříváním a centrifugací), následně dezinfikuje výsledný produkt amoniakem. Proces byl americkým ministerstvem zemědělství kvalifikován jako účinný a bezpečný, a to na základě studie (financované Beef Products), která prokázala, že takové ošetření snižuje výskyt E. coli na nedetekovatelné úrovně.[22] Další pátrání novinářů v prosinci 2009 odhalilo obavy o bezpečnost procesu, stejně jako stížnosti spotřebitelů na chuť a pach masa ošetřeného optimálními úrovněmi amoniaku.[23] Vedlejším účinkem amoniaku je to, že jím zpracované maso si udržuje růžovou, zdánlivě zdravě vypadající barvu, i když je ve skutečnosti zkažené.[24]

Amoniak nachází uplatnění v různých sportech, zvláště v silových disciplínách (např. vzpírání nebo silový trojboj), jako respirační stimulant.

Kapalný amoniak se používá k ošetření materiálů z bavlny, s cílem získat stejné vlastnosti jako při merceraci. Specifickou oblastí je také předsrážení vlny.[25]

Při běžné teplotě a tlaku je amoniak lehčí než vzduch, nadnáší zhruba na úrovni 60 % vodíku nebo helia. Proto se někdy používá k plnění meteorologických balonů. Díky relativně vysoké teplotě varu (v porovnání s heliem a vodíkem) lze amoniak případně ochladit a zkapalnit přímo na vzdušném prostředku a snížit tak vztlak, resp. naopak přeměnit zpět na plyn ke zvýšení vztlaku.

Amoniak se historicky používal ke ztmavování dřeva z bílého dubu pro výrobu nábytku. Plynný amoniak reaguje s přírodními taniny ve dřevě a způsobuje změnu barvy.[26]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Ammonia na anglické Wikipedii.

• Z. Ibler a kol.: Technický průvodce energetika, BEN - technická literatura, 2002, ISBN 80-7300-026-1

• Obrázky, zvuky či videa k tématu amoniak na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo amoniak ve Wikislovníku
• Ammonia (NH3) Properties
• Gas Encyclopaedia: Ammonia