Китайский прорыв превратил загрязненные сточные воды в аммиак для производства удобрений
Китайская группа разработала метод преобразования нитратов сточных вод в аммиак. Этот новый процесс преобразования отходов-в-ресурсы, используемый в качестве основного ингредиента в удобрениях на основе мочевины, является более дешевым,-эффективным и в некотором смысле меняет-правила игры.
В настоящее время сточные воды сельскохозяйственных и промышленных предприятий часто содержат большое количество нитратов. Это происходит из-за использованных удобрений, отходов животноводства, отходов химических заводов и очистки сточных вод.
Слишком большое его количество может иметь катастрофические последствия для местных экосистем, приводя к таким проблемам, как цветение водорослей. Это, в свою очередь, приводит к образованию мертвых зон на водных путях, где уровень кислорода падает, что приводит к гибели водных организмов, таких как рыба.
Это также может привести к загрязнению грунтовых вод и связанным с этим рискам для здоровья людей и животных. Чтобы противостоять этому, в большинстве стран принято очищать сточные воды от нитратов, но это дорого и энергозатратно-.
Но здесь может быть что-то не так, поскольку нитраты содержат большое количество азота, который в первую очередь является ключевым компонентом удобрений. Итак, одна китайская команда решила найти способ использовать этот огромный потенциальный ресурс.
Прорыв в области преобразования отходов-в-удобрения
Аммиак, если вы не знаете, является одним из важнейших промышленных химикатов в мире. Он используется для производства удобрений, взрывчатых веществ, химикатов, хладагентов и, возможно, будущих водородных энергетических систем.
Однако преобразование его в эти химические вещества обычно обходится очень дорого и-энергоемко. Обычно это делается с помощью так называемого процесса Габера-Боша, при котором чистый азот и водород смешиваются для получения аммиака.
Этот процесс требует очень высоких температур и давлений, которые обычно достигаются при использовании природного газа. По некоторым данным, в мире на это уходит около 1-2% мирового потребления энергии.
Поэтому, если вместо этого вы сможете производить аммиак из отходов нитрата, вы потенциально уменьшите загрязнение окружающей среды, уменьшите потребление энергии и уменьшите зависимость от импортного сырья. Таким образом, здесь можно было бы организовать своего рода замкнутое производство удобрений, и это очень важно.
Суть открытия — новый суперкатализатор, который помогает этому процессу. Это, если вы не знаете, специальные материалы, которые помогают химической реакции происходить быстрее и эффективнее.
В этом случае китайская команда использовала так называемый двухатомный катализатор (DAC). Это отличается от традиционных катализаторов, в которых обычно используются либо одноатомные материалы, либо наночастицы.
Требуется больше работы
Для превращения нитрата в аммиак ключом к многоэтапным процессам, подобным этому, является использование двух дополнительных атомов. Это потому, что атомная «команда меток» лучше обеспечивает перенос электронов, промежуточных молекул, разрыв и образование связей.
Интересно, что команда также использовала искусственный интеллект (ИИ), чтобы найти лучшие пары атомов для этой работы. Таким образом, вместо того, чтобы проводить тысячи физических экспериментов методом проб и-ошибок, ИИ помог им сузить круг лучших вариантов для тестирования, сэкономив много часов потерянного времени.
И это действительно принесло свои плоды. По словам команды, катализатор почти в три раза эффективнее других аналогичных катализаторов. Если это правда, это означает, что он может производить гораздо более высокие выходы аммиака, коэффициенты конверсии и меньше отходов.
Все это означает большую отдачу от вложенных средств, а также борьбу с очень серьезными промышленными и сельскохозяйственными загрязнителями. Без сомнения, это прорыв, но важно отметить, что работа над этим все еще продолжается.
В настоящее время команде удалось продемонстрировать катализатор в лабораторных условиях лишь небольшими партиями. Еще предстоит доказать, может ли он работать в «реальном мире», можно ли его масштабировать и сможет ли этот процесс справляться с различными загрязнителями, помимо нитратов, в подаваемых сточных водах.
