Ученые из Стэнфордского университета и Университета нефти и минералов имени Короля Фахда разработали портативное устройство для производства аммиака. Новая технология позволяет синтезировать аммиак прямо на месте при комнатной температуре и обычном атмосферном давлении.
Успешная коммерциализация этого прорыва сможет существенно снизить нагрузку на окружающую среду. Аммиак широко применяется в качестве удобрения и средства для энергосхранения, но его производство по-прежнему составляет около 2% мировых энергозатрат. Самый распространённый метод Габера-Боша, связанный с высокими температурами и давлением, требует использования ископаемого топлива. А его применение генерирует около 1,2% от всех мировых выбросов углекислого газа.
Как это работает?
Согласно описанию системы, поток воздуха проходит через сетку, покрытую катализаторами, которые извлекают азот из воздуха и водород из водяного пара. В результате устройство вырабатывает аммиак в концентрации, достаточной для использования в качестве гидропонного удобрения — без дополнительного потребления электроэнергии или излучения.
Профессор Стэнфордского университета Ричард Заре, старший автор исследования, отметил, что это «значительный шаг к децентрализованному и экологичному подходу в сельском хозяйстве». Этот метод не только снижает выбросы при производстве, но и позволяет сократить потребность в хранении и транспортировке аммиака, уменьшая его углеродный след. Кроме того, процесс производства является относительно недорогим.
Ключевым элементом новой технологии является сетка-катализатор, разработанная командой ученых. Она состоит из магнетита и полимера нафиона. Когда воздух проходит через эту сетку, микрокапли водяного пара и азота соединяются, образуя аммиак в пригодной для использования концентрации уже через час.
По словам исследователей, до выхода метода на рынок пройдёт ещё 2-3 года. Однако существует возможность увеличить объём производства аммиака за счёт увеличения размеров сетки и добавления микропористого каменного фильтра.
«Зелёный аммиак открывает новые горизонты устойчивого развития. Если этот метод удастся масштабировать экономически эффективно, мы сможем существенно снизить зависимость от ископаемого топлива во многих отраслях», — говорит Заре.
Благодаря этому и другим инициативам по экологизации производства аммиака, в ближайшие годы можно значительно сократить выбросы и энергопотребление.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
