Исследователи из Стэнфордского университета и Университета нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда разработали революционное устройство, которое производит аммиак непосредственно из воздуха с использованием энергии ветра. По их мнению, эта новая технология, направленная на замену процесса Хабера-Боша, который потребляет значительную часть мировой энергии и способствует выбросам углекислого газа, может революционизировать методы ведения сельского хозяйства и ограничить воздействие на окружающую среду.
Сельскохозяйственный сектор, сильно зависящий от синтетических удобрений, является основным источником выбросов парниковых газов, на его долю приходится примерно одна треть выбросов, согласно Программе ООН по окружающей среде.
Инновационное устройство, разработанное под руководством Ричарда Зара, профессора естественных наук Маргариты Блейк Уилбур в Стэнфорде, доказало свою эффективность за пределами лаборатории. «Этот прорыв позволяет нам использовать азот в нашем воздухе и производить аммиак устойчивым образом. Это значительный шаг на пути к децентрализованному и экологически чистому подходу к сельскому хозяйству», — объяснил Заре.
Механизм устройства предполагает всасывание воздуха через сетку, покрытую специальными катализаторами, оптимизированными для условий окружающей среды, таких как влажность, скорость ветра и состав атмосферы. Катализаторы, включающие комбинации оксида железа и кислотных полимеров, богатых фтором и серой, облегчают производство аммиака при комнатной температуре и атмосферном давлении, тем самым устраняя необходимость во внешних затратах энергии.
Сяовэй Сун, ведущий автор исследования и ученый-химик из Стэнфорда, подчеркнул экологические преимущества этого метода. «Такой подход значительно снижает выбросы углекислого газа при производстве аммиака», — отметил Сонг. В ходе испытаний устройство продемонстрировало свою способность производить концентрацию аммиака, достаточную для удобрения тепличных растений, всего за два часа, используя систему с микропористым каменным фильтром и механизмами рециркуляции воды.
Чанбаша Башир из Университета короля Фахда отметил, что устройство, хотя и многообещающее, потребует примерно двух-трех лет дальнейшей разработки, прежде чем его можно будет представить на рынке. Планы по расширению масштабов этой технологии включают использование более крупных сетчатых систем для увеличения мощности производства аммиака.
Помимо основного использования в производстве удобрений, способность устройства генерировать аммиак — соединение с более высокой энергетической плотностью, чем водород, — представляет собой потенциальное применение в хранении и транспортировке возобновляемой энергии. Это могло бы принести особую пользу таким секторам, как судоходство и производство электроэнергии.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances 13 декабря, получило финансирование от Управления научных исследований ВВС США и Университета нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда. Исследователи предполагают интеграцию этой технологии в ирригационные системы, что позволит производить удобрения на месте, что может значительно упростить сельскохозяйственную практику.
