Профессор П. Дж. Каллен Шесть лет он провел в погоне за, казалось бы, невозможной мечтой: создание устойчивого удобрения из воздуха с использованием только электричества. В то время как отрасль продолжает полагаться на вековые процессы, сжигающие природный газ и выделяющие тонны CO2, его команда в Сиднейском университете сделала то, что многие считали невозможным. Они «закупорили» силу молнии и использовали ее для превращения воздуха в аммиак.
Результат? Технология, которая наконец-то сможет сделать экологически чистыми устойчивые удобрения, которыми питается половина планеты.
Проблема современных устойчивых удобрений
Аммиак Он лежит в основе устойчивых удобрений, которые обеспечивают почти половину мирового производства продовольствия. Без него мы просто не смогли бы прокормить человечество. Однако процесс, который мы используем для его производства, остался практически неизменным с 1918 года: Габер-Бош, что требует очень высоких температур, огромного давления и, прежде всего, большого количества природного газа.
Этот промышленный процесс напрямую способствует 1% мировых выбросов парниковых газов. Для производства устойчивых удобрений, которые должны выращивать нашу еду, мы сжигаем ископаемое топливо в промышленных масштабах. Это парадокс, который побудил Каллена и его команду в Факультет химической и биомолекулярной инженерии искать альтернативу.
Плазма, имитирующая природу
Они нашли решение, наблюдая за естественными процессами во время гроз. Молния расщепляет молекулы азота в воздухе, создавая соединения, которые становятся пищей для растений. Австралийская группа воспроизвела этот процесс, используя то, что они называют «искусственной молнией»: контролируемые плазменные разряды, которые возбуждают молекулы азота и кислорода непосредственно из воздуха.
Технология работает в два этапа. Первыйстолб плазмы (визуально похожий на миниатюрную молнию) активирует молекулы воздуха. Впоследствии, эти соединения пропускают через мембранный электролизер, на первый взгляд скромная серебряная коробочка, в которой происходит волшебство: превращение в газообразный аммиак.
Устойчивые удобрения без компромиссов
Что делает это открытие особенным? опубликовано в Angewandte Chemie International Edition, заключается в том, что он производит аммиак непосредственно в газообразной форме. Другие лаборатории смогли создать только аммиак в растворе, что требует дополнительных этапов и большего количества энергии для преобразования в конечный продукт.
Австралийский метод полностью обходит эти препятствия. Не нужны ни экстремальные температуры, ни безумные давления, ни экстремальная чистота азота и водорода. Подойдет обычный воздух, а энергия может поступать из возобновляемых источников.
Децентрализованное будущее устойчивых удобрений
«В настоящее время для производства аммиака требуются централизованные заводы и дальние перевозки», — говорит Каллен. «Нам нужно недорогое, децентрализованное, масштабируемое устойчивое удобрение». Его технология может наконец сделать это возможным.
Вместо нынешних огромных заводов, которые должны быть близко к источникам природного газа, мы могли бы иметь небольшие заводы, распределенные везде, где требуется устойчивое удобрение. Представьте себе компактные установки, работающие от солнечных панелей, которые производят аммиак непосредственно в сельской местности, как уже имело место в других проектах.
Кто знает, может быть, однажды мы будем смотреть на устойчивые удобрения, произведенные с помощью искусственного освещения, как мы смотрим на солнечные панели сегодня: технология, которая казалась странной, но стала обычной. И растения, вероятно, оценят, что их питают той же энергией, которая всегда заставляла их расти после штормов.
