有研究人員認為，如果該化學品是用可再生能源製造的，它可以被用作化肥、燃料和熱量的清潔來源。
這個故事最初出現在耶魯環境360上，是氣候服務檯合作的一部分。
在明尼蘇達州，有一個充滿風力渦輪機的研究農場，當它如火如荼地進行時，其碳足跡低得驚人。風力為製造氨的化工廠提供動力，氨不僅可以作為肥料在渦輪機下傳播，還可以為實驗拖拉機提供燃料，為無風日儲存能量，並很快加熱乾燥穀物的穀倉。所有這些都不產生二氧化碳。
明尼蘇達大學專案主任Michael Reese說：“對於農業的深度脫碳，你可以改用綠色氨。”該大學的研究表明，將綠色氨（“綠色”是指用可再生能源製成的）作為肥料、燃料和熱量，可以將玉米和小穀物作物的碳足跡減少高達90%。“這具有變革性，”里斯說。
這種替代的零碳液體燃料的倡導者認為，綠色氨的覆蓋範圍遠遠超出了農場。他們預測，綠色氨作為燃料的新市場將出現廣闊，最終超過地球上對氨作為肥料已經巨大（且不斷增長）的需求。2021年國際能源機構的一份報告預測，到2050年，氫燃料（包括氨）到2050年將佔運輸燃料的近30%，高於今天的基本零排放。該報告預測，汽車將使用電池和飛機使用生物燃料執行，但氨對運輸行業至關重要，該行業目前佔全球3%的排放量，並努力快速減少排放。
氨也是儲存和運輸可再生能源發電廠能源的最大競爭者之一，以便在需要時和地點提供電力。其想法是使用可再生能源從非化石燃料來源生產綠色氨，透過管道或船舶將其送走，並將其燒入電力生產工廠，渦輪機定製為氨。雖然電池效率高，但它們最適合儲存少量電力數小時或數天；牛津能源研究所2020年的一份報告得出結論，對於大規模、長期的能源儲存來說，液氨是無與倫比的。包括日本、澳大利亞、荷蘭和英國在內的國家計劃使用綠色氨來儲存（和出口）其可再生能源過剩。
總而言之，澳大利亞墨爾本莫納什大學的化學家道格拉斯·麥克法蘭預計，氨產量將在未來幾十年內增加約100倍。
然而，就目前而言，氨的生產絕不是綠色的。目前，世界每年生產1.75億噸氨，主要用於化肥，採用能源密集型、有百年曆史的工業流程，生產大量溫室氣體：該行業約佔全球碳排放量的1%至2%，使其成為地球上最骯髒的行業之一。
如果氨要成為世界氣候變化解決方案的一部分，這種情況就需要改變。確保所有這些氨都是綠色的，而不是髒的，是一項艱鉅的任務。當然，用於儲存風能和太陽能的氨將使用這種可再生能源生產。但滿足對燃料和化肥的需求將意味著更多的可再生能源。氨工廠需要改變甚至重新發明——它們的生產系統。發動機需要重新配置才能使用新的液體燃料。在此過程中，生產商和使用者必須克服障礙：氨有毒，燃燒氨可能會產生比二氧化碳更強的溫室氣體。
Macfarlane說：“這不會在一夜之間發生。”
純氫（H2）曾經被吹捧為未來的燃料。但氫有問題：作為液體，它需要大約-250攝氏度的低溫；作為氣體，它需要在高壓下儲存；在空氣中，它是爆炸性的。另一方面，氨（NH3）很容易作為液體儲存，但仍然含有一拳，其能量密度約為傳統化石燃料的一半。雖然氨是有毒的，但世界已經有一個巨大的製造、儲存和運輸系統。荷蘭特文特大學的化學工程師Jimmy Faria說：“它勾選了所有盒子。”他對映了氨的優勢。
製造氨的傳統廉價方法是使用蒸汽（生產二氧化碳作為副產品）從天然氣中剝離氫氣，然後在高壓和數百攝氏度的高溫下將氫與空氣中的氮結合起來。這個程式被稱為哈伯-博世過程，以20世紀初發明諾貝爾獎獲得者化學家的名字命名，通常每用氨向大氣中釋放222噸近2噸二氧化碳。
減少氨生產排放的最簡單方法是將天然氣從等式中剔出，而是透過將水與可再生能源發電分開來製造氫氣。Haber-Bosch程序的其餘部分保持不變，由可再生電力供電。這就是位於莫里斯鎮大學西中央研究和外聯中心的明尼蘇達州工廠在2013年開業時正在做的事情，也是許多其他商業努力現在正在計劃的。Macfarlane說：“這是一個非常動態的領域；每天都有訊息釋出。”
自2018年以來，實驗性驅動的綠色氨工廠一直在英國和日本運營。在美國，CF Industries——目前世界上最大的氨生產商——計劃到2023年在路易斯安那州唐納森維爾擁有一家旗艦綠色氨工廠，每年生產2萬噸。在澳大利亞，Yara的Pilbara氨工廠的目標是到2022年底每年生產3500噸綠色氨，到2030年將增加50倍。計劃為沙烏地阿拉伯實施賬簿上最大的專案：計劃於2025年開業的一家工廠旨在每年生產120萬噸綠色氨。Macfarlane說，這些植物是渴望能源的野獸，需要專門的風能或太陽能農場來為它們供電。
儘管活動頻繁，但這仍然只是目前全球每年1.75億噸氨產量的一小部分。它將接受1億噸工廠的訂單，將全球產量提高100倍。Faria說，這種擴張存在風險，包括氨的意外洩漏，甚至高濃度鹽的環境汙染——這是使所有水都成為綠色氫氣所需的海水淡化副產品。
Faria說，使用可用技術，這種擴大是“可以實現的”，但成本很高。根據牛津的報告，今天美國一家使用化石燃料的大型工廠製造的氨比電動氨便宜73%。Faria指出，成本在很大程度上取決於當地的電價，市場正在迅速變化。
Faria說，風能和太陽能的成本“在過去七年左右的時間裡大幅下降”。他說，最終，綠色氫氣將比髒東西一樣便宜或便宜——問題是什麼時候。與明尼蘇達大學裡斯合作的化學工程師Prodromos Daoutidis說，為了讓綠色氨足夠快和足夠大，可能需要政府政策來幫助補貼綠色氫氣並鼓勵規模經濟。在此之前，像航運這樣的希望將氨用作燃料的行業最終可能會使用“髒”氨發電，只是將排放從一個行業（運輸）轉移到另一個行業（氨生產）。
與此同時，生產技術也將進步。Daoutidis說，改進Haber-Bosch並不容易——這是一種成熟而高效的技術。但還有迴旋的餘地。Reese和他的合作者從美國能源部獲得了1000萬美元，用於建造一個試點工廠，測試兩項創新：一個新的和改進的催化劑，以及一個在過程結束時將氨拉出的吸收鹽。他們希望這些因素將降低資本成本和高壓需求。
Macfarlane押注於更戲劇性的變化。Heenvisions不僅要交換氫氣源或擺弄細節，而是設想了一種全新的氨製造方法。其想法是直接在電化學電池中生產氨，而無需將氫作為成分。經過多年的工作，這種所謂的“第3代”技術已被證明是一個難以破解的化學堅果。Faria說：“這仍然非常具有挑戰性。”Macfarlane有一家初創公司Jupiter Ionics，旨在使用與鋰電池中的電解質類似的電池來做到這一點。
與Haber Bosch工廠不同，這種電化學系統很小，易於開啟和關閉；Macfarlane說，一個海運集裝箱大小的系統每天可以產生大量的綠色氨。Faria說，這可能對偏遠的非洲城鎮或風力豐富的加勒比庫拉索島等地來說是一個遊戲規則的改變者，那裡的燃料進口成本高昂或物流上很難，化肥也很昂貴。當地生產可以為偏遠的農場和村莊提供食物和燃料。但許多化學家比Macfarlane更懷疑這能否在經濟上、短期內實現。Daoutidis說：“在我看來，這些技術非常有希望，但處於早期階段。”“這是一個問號。”
一旦綠色氨被製造出來，還需要建立系統才能使用它——將其燃燒在內燃機中，為船舶提供動力或驅動發電廠的渦輪機。
這不是一個新想法，甚至不是一個新技術——氨燃料內燃機自19世紀以來一直存在，並在第二次世界大戰期間短暫流行，當時石油短缺是一個問題。但事實證明，化石燃料既便宜又更容易使用。
氨的燃燒速度比化石燃料慢，也更難點燃；大多數氨發動機需要一劑柴油或氫氣才能啟動。如果發動機洩漏未燃燒的氨，那可能會有毒。氨發動機往往會產生氮氧化物，也是一種強大的溫室氣體。不過，有一些催化轉換器可以解決這個問題。清潔氨動力發動機的法里亞說：“這是我們力所能及的。”“我們說的是拋光相對成熟的東西的粗糙邊緣。”
主要發動機製造商，包括德國MAN Energy Solution和瑞士WinGD，目前正在開發氨燃料發動機和套件，以改裝舊發動機，使其能夠在氨水下執行，第一批產品預計將於2024年上船。與此同時，初創企業也正在參與其中。在明尼蘇達州，里斯的同事William Northrop一個月前推出了Aza Power Systems，將自己的氨動力發動機技術商業化。
電力生產公司也在開發使用氨水發電的渦輪機。Faria指出，使用電力製造氫氣，用它製造氨，移動氨水，然後再次將其轉化為電力，這似乎很瘋狂——與電池98%的效率相比，你最終只能恢復大約20%至30%的電力。但他說，輕鬆儲存和運輸這些能源的好處超過了這個問題。
無論事情朝著哪個具體方向發展，觀察家都預計綠色氨市場將迅速上漲。雖然氨肯定不是萬物的最佳解決方案，但根據國際能源機構報告等研究，氨在實現淨零度方面可以發揮作用，與生物燃料和氫氣一起發揮作用。Faria預測，隨著碳價格的上漲，綠色氨將成為王道：“他認為氨可能是液體燃料的未來。”
