Η κινεζική ανακάλυψη μετατρέπει τα μολυσμένα λύματα σε αμμωνία για την παραγωγή λιπασμάτων
Μια κινεζική ομάδα ανέπτυξε μια μέθοδο μετατροπής νιτρικών στα λύματα σε αμμωνία. Χρησιμοποιείται ως βασικό συστατικό στο λίπασμα ουρίας, αυτή η νέα διαδικασία σπατάλης--πόρων είναι φθηνότερη, ενεργειακά-αποτελεσματική και κάτι σαν παιχνίδι-αλλάζει.
Επί του παρόντος, η απορροή των γεωργικών και βιομηχανικών λυμάτων συχνά περιέχει μεγάλες ποσότητες νιτρικών. Αυτό προέρχεται από πράγματα όπως χρησιμοποιημένα λιπάσματα, ζωικά απόβλητα, απόβλητα χημικών φυτών και επεξεργασία λυμάτων.
Πάρα πολύ από αυτό μπορεί να είναι καταστροφικό για τα τοπικά οικοσυστήματα, οδηγώντας σε ζητήματα όπως η άνθηση φυκιών. Αυτά με τη σειρά τους οδηγούν σε νεκρές ζώνες στις υδάτινες οδούς όπου πέφτουν τα επίπεδα οξυγόνου, σκοτώνοντας υδρόβιους οργανισμούς όπως τα ψάρια.
Μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μόλυνση των υπόγειων υδάτων και σε συναφείς κινδύνους για την υγεία των ανθρώπων και των ζώων. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι περισσότερες χώρες τείνουν να επεξεργάζονται τα λύματα για την απομάκρυνση των νιτρικών αλάτων, αλλά αυτό είναι δαπανηρό και{1}}εντατικό.
Ωστόσο, αυτό θα μπορούσε να λείπει ένα κόλπο, καθώς το νιτρικό περιέχει μεγάλες ποσότητες αζώτου, ένα βασικό συστατικό του λιπάσματος στην πρώτη θέση. Έτσι, μια κινεζική ομάδα αποφάσισε να βρει έναν τρόπο να αξιοποιήσει αυτόν τον τεράστιο δυνητικό πόρο.
Ανακάλυψη από τα απόβλητα-σε-λίπασμα
Η αμμωνία, σε περίπτωση που δεν το γνωρίζετε, είναι ένα από τα σημαντικότερα βιομηχανικά χημικά στον κόσμο. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή λιπασμάτων, εκρηκτικών, χημικών, ψυκτικών και δυνητικά μελλοντικών ενεργειακών συστημάτων υδρογόνου.
Ωστόσο, η μετατροπή του σε αυτές τις χημικές ουσίες είναι συνήθως πολύ δαπανηρή και-έντονη ενέργεια. Αυτό γίνεται συνήθως χρησιμοποιώντας κάτι που ονομάζεται διαδικασία Haber-Bosch, η οποία αναμιγνύει καθαρό άζωτο και υδρογόνο για να παράγει αμμωνία.
Αυτή η διαδικασία απαιτεί πολύ υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, οι οποίες συνήθως επιτυγχάνονται με τη χρήση φυσικού αερίου. Σύμφωνα με ορισμένες αναφορές, παγκοσμίως, αυτό καταναλώνει περίπου το 1-2% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας.
Έτσι, αν μπορείτε να φτιάξετε αμμωνία από νιτρικά απόβλητα, δυνητικά μειώνετε τη ρύπανση, μειώνετε τη χρήση ενέργειας και μειώνετε την εξάρτηση από εισαγόμενες πρώτες ύλες. Θα μπορούσε, επομένως, να κάνει ένα είδος κυκλικής παραγωγής λιπασμάτων, και αυτό είναι μεγάλη υπόθεση.
Ο πυρήνας της ανακάλυψης είναι ένας νέος σούπερ καταλύτης που βοηθά τη διαδικασία. Αυτά, σε περίπτωση που δεν το γνωρίζετε, είναι ειδικά υλικά που βοηθούν μια χημική αντίδραση να συμβεί πιο γρήγορα και πιο αποτελεσματικά.
Σε αυτήν την περίπτωση, η κινεζική ομάδα χρησιμοποίησε κάτι που ονομάζεται καταλύτης διπλού-ατόμου (DAC). Αυτό διαφέρει από τους παραδοσιακούς καταλύτες που τείνουν να χρησιμοποιούν είτε υλικά ενός ατόμου είτε νανοσωματίδια.
Χρειάζεται περισσότερη δουλειά
Για τη μετατροπή νιτρικών αλάτων και αμμωνίας, η χρήση δύο συμπληρωματικών ατόμων είναι το κλειδί για διαδικασίες πολλαπλών{0}}βημάτων όπως αυτή. Αυτό συμβαίνει επειδή η ατομική «ομάδα ετικετών» επιτρέπει καλύτερα τις μεταφορές ηλεκτρονίων, τα ενδιάμεσα μόρια, τη διάσπαση των δεσμών και το σχηματισμό δεσμών.
Είναι ενδιαφέρον ότι η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης τεχνητή νοημοσύνη (AI) για να βοηθήσει στην εύρεση των καλύτερων ζευγών ατόμων για τη δουλειά. Έτσι, αντί να εκτελούνται χιλιάδες πειράματα δοκιμών-και-λάθους, η τεχνητή νοημοσύνη τους βοήθησε να περιορίσουν τις καλύτερες δυνατότητες δοκιμής, εξοικονομώντας πολλές ώρες χαμένου χρόνου.
Και αυτό πραγματικά απέδωσε. Σύμφωνα με την ομάδα, ο καταλύτης είναι σχεδόν τρεις φορές πιο αποτελεσματικός από άλλους παρόμοιους καταλύτες. Εάν ισχύει, αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσε να παράγει πολύ υψηλότερες αποδόσεις αμμωνίας, ρυθμούς μετατροπής και λιγότερα απόβλητα.
Όλα αυτά μεταφράζονται σε μεγαλύτερη έκρηξη για το χρήμα σας, ενώ αντιμετωπίζετε επίσης έναν πολύ σοβαρό βιομηχανικό και γεωργικό ρύπο. Αναμφίβολα μια σημαντική ανακάλυψη, αλλά είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτό είναι ακόμα σε εξέλιξη.
Προς το παρόν, η ομάδα έχει καταφέρει να παρουσιάσει τον καταλύτη υπό εργαστηριακές συνθήκες μόνο σε μικρές παρτίδες. Δεν έχει ακόμη αποδειχθεί εάν μπορεί να λειτουργήσει στον «πραγματικό κόσμο», μπορεί να κλιμακωθεί και εάν η διαδικασία μπορεί να χειριστεί διάφορους ρύπους πέρα από τα νιτρικά άλατα στα λύματα ζωοτροφών.
