Birkelandforelesningen 2026

Årets Birkelandforelesning: Plasma technology for electrified fertilizer production, holdes av Annemie Bogaerts

Bilde

Annemie Bogaerts er professor ved Kjemisk institutt ved Universitetet i Antwerpen i Belgia, og leder for PLASMANT (Plasma Lab for Applications in Sustainability and Medicine), som hun grunnla i 2004. Hun er en internasjonalt anerkjent forsker innen plasmakjemi, bærekraftig kjemi og plasmamedisin, og har etablert flere nye forskningsfelt samt sikret betydelig forskningsfinansiering, inkludert et ERC Synergy Grant.

Bogaerts leder en forskningsgruppe på rundt 50 medlemmer og har publisert over 700 vitenskapelige artikler med mer enn 55 000 siteringer. I tillegg er hun medgründer av fire forskningsbaserte oppstartsselskaper.

Hun er medlem av flere ledende internasjonale og europeiske vitenskapsakademier, har hatt sentrale verv i internasjonale fagforeninger innen plasmaforskning og har mottatt en rekke prestisjetunge priser for sitt arbeid. Hun er også sterkt engasjert i undervisning, forskningsledelse og formidling. 

Abstract

Fertilizer production is dominated in industry by the Haber-Bosch (HB) process, which converts N2 and H2 into NH3, followed by the Ostwald process, converting NH3 into HNO3. This process enables crop yields that feed over 40% of the world population. However, it consumes nearly 3% of global natural gas output and emits above 300 million tons of CO2 per year worldwide. Hence, there is great interest in alternative fertilizer production that is more sustainable and does not contribute to anthropogenic climate change. 

This talk will present plasma technology as suitable alternative.
Plasma is a partially ionized gas, containing electrons, various ions, radicals, vibrationally and electronically excited species, besides neutral gas molecules. This highly reactive chemical cocktail makes it very promising for sustainable chemistry. In addition, plasma allows easy gas heating, enabling fast chemical reactions. Also, plasma can be quickly switched on/off, and it operates by electricity, so it is very suitable in combination with renewable electricity, hence for electrification of chemical reactions, like NOX formation in air plasma for fertilizer production, but also CO2 conversion, NH3 cracking for H2 production, and CH4 conversion for either H2 or olefin production. 

Bilde

In this talk I will explain why plasma is useful for these applications and show typical performance metrics. Then I will zoom into NOX production from air plasma. Importantly, the first industrial processes for fertilizer production was in fact plasma-based, and invented by Birkeland in the early 20th century: the famous Birkeland-Eyde process. It produced ca. 2% NOX and the energy cost (EC) of NOX synthesis was 2.4–3.1 MJ/mol. This process was used in industry until 1940, but only at small scale, and due to the relatively low NOX yield and high EC, it was gradually taken over by the HB process, developed in 1908 and commercialized in 1913.

However, recent advances in plasma technology and the rise in renewable electricity have again attracted interest in plasma-based NOX production. I will show examples from our lab, based on experiments and modeling. Our best performance up to now is an EC of 1.8 MJ/mol, i.e., close to the target of 1-1.5 MJ/mol, estimated to be competitive with the HB + Ostwald process. We believe there is still room for improvement, e.g., by smart reactor design, heat recovery, and exploiting thermal or chemical non-equilibrium in plasma, which I will present as future outlook.

Innovasjonsforelesningen: RIMFAX: Exploring the Subsurface of Mars  

Bilde

Årets innovasjonsforelesning holdes av Svein-Erik Hamran. Hamran er professor og leder for Senter for romsensorer og -systemer (CENSSS) ved Universitetet i Oslo. CENSSS er et Senter for forskningsdrevet innovasjon (SFI), finansiert av Norges forskningsråd og Universitetet i Oslo.

Hamran er prosjektleder (Principal Investigator) for Radar Imager for Mars’ Subsurface Experiment (RIMFAX), et bakkegjennomtrengende radarinstrument (Ground Penetrating Radar, GPR) om bord på NASAs Mars 2020-rover Perseverance.

Perseverance har utforsket Jezero-krateret på Mars i mer enn fem år. I løpet av oppdraget har RIMFAX kartlagt kraterbunnen, Jezero-deltaet, og undersøker nå området utenfor krateret.

Hamran er også medprosjektleder (Co-Principal Investigator) for det bakkegjennomtrengende radarinstrumentet WISDOM om bord på ESAs ExoMars-rover Rosalind Franklin. I tillegg utvikler CENSSS for tiden Lunar RIMFAX, et bakkegjennomtrengende radarinstrument til ESAs MAGPIE-oppdrag, som skal utforske den sørpolare regionen på Månen og lete etter mulige forekomster av vannis.