Химия будущего может возникнуть из самой Земли. В лаборатории г. Массачусетский технологический институт, группа ученых разработала процесс, использующий недра в качестве природного химического реактора. Это нововведение теперь в центре проекта стартапа. Аддис Энерджи, стремится производить аммиак более чистым и устойчивым способом, навсегда меняя индустрию удобрений.
Проблема аммиака: необходима, но дорогой ценой
Аммиак – основа современного сельского хозяйства. Используется для производства удобрения, является незаменимым веществом для обеспечения глобальной продовольственной безопасности. Однако традиционный метод производства, известный как Процесс Габера-Боша, далёк от устойчивого. Он требует огромного количества энергии, использует ископаемое топливо. и на его долю приходится более 1% мировых выбросов парниковых газов.
«Земля может стать отличным химическим реактором» сказал Ивентимский настоятель, профессор Массачусетского технологического института и автор исследования, лежащего в основе проекта (Я связываю это с вами здесь). Идея использования природных ресурсов для производства аммиака вместо того, чтобы прибегать к энергоемким промышленным процессам, может стать решением снижения воздействия химии на климат.
Как работает природный химический реактор?
Концепция использования недр в качестве химического реактора основана на уже существующих природных условиях: давлении, тепле и минеральном составе горных пород. В этом процессе используются минералы, богатые железом, нитратами (источник азота) и водой (источник водорода), ускоряя химические реакции с помощью катализатора.
В лаборатории ученые продемонстрировали, что эти реакции может также произойти при относительно низких температурах (130 ° C) и умеренные давления, достижимые с помощью существующих технологий бурения. При масштабировании одна скважина может добывать до 40.000 XNUMX тонн аммиака в сутки, по первоначальным оценкам.
Addis Energy: команда для масштабирования инноваций
Чтобы коммерциализировать эту технологию, Абате стал соучредителем Аддис Энерджи, стартап, который уже привлек $4,25 млн в виде предварительного финансирования. В число соучредителей входят такие эксперты в области энергетики, как Майкл Александр, с опытом работы в нефтяной промышленности и профессор Массачусетского технологического института Йет-Мин Чан, известная своими технологическими инновациями. Александр отмечает, что большая часть необходимых технологий уже используется в нефтяной отрасли: бурение, перекачка и управление жидкостью. «Это инновационная химия, заключенная в знакомую технологическую упаковку», говорит генеральный директор Addis Energy.
Аммиак, полученный этим методом Первоначально он может стоить около 0,55 доллара за килограмм, что больше, чем нынешние 0,40 доллара за кг, производимые с использованием ископаемого топлива. Однако этот процесс менее затратен, чем другие устойчивые варианты, и будущие оптимизации может снизить затраты до 0,20 долл. США/кг., что делает его конкурентоспособным и доступным.
второй Картиш Мантирам, профессор Калифорнийского технологического института, эта технология представляет собой важный шаг на пути к устойчивому химическому производству: «Это тот тип мышления, который необходим для ускорения пути к устойчивому развитию».
Природный химический реактор: на пути к полевым испытаниям
Несмотря на многообещающие результаты в лаборатории, переход к реальности в полевых условиях сопряжен со многими проблемами. Одним из основных вопросов является долговечность горных пород, используемых в процессе. При производстве аммиака поверхность минералов окисляется, снижая их способность продолжать реакцию. «Наша задача — контролировать толщину окисленного слоя, чтобы химические реакции оставались активными», — сказал он. объясняет Абате. Другие препятствия включают в себя определение подходящих геологических объектов и обеспечение безопасности работ, поскольку аммиак является токсичным веществом и его трудно транспортировать.
Addis Energy планирует протестировать процесс на реальных объектах с целью проверки его эффективности и улучшения масштабируемости. Тем временем исследователи продолжат изучать атомную динамику, лежащую в основе химических реакций, чтобы оптимизировать каждый аспект. Как отмечает Абате: «Лабораторные исследования — это только первый шаг. Настоящим испытанием будет выяснить, сможем ли мы заставить это работать в реальном мире».
Если эта идея получит распространение, она может изменить не только то, как мы производим аммиак, но и весь наш подход к промышленной химии. Возможно, сердце Земли действительно станет химическим реактором будущего.