Открыт прорывной способ производства аммиака без вреда для окружающей среды
Зеленая технология разработана учеными из австралийского Университета Монаша, чтобы обеспечить сельское хозяйство жизненно важными удобрениями в условиях повестки глобального потепления. Оборудование размером с холодильник можно установить на любой ферме
Аммиак (NH3) является глобально важным сырьем для производства удобрений, ьез которых невозможно производить продукты питания для прокормления населения планеты.
В настоящее время аммиак производится посредством катализируемой металлами реакции между газообразным азотом и водородом из природного газа с использованием установленной технологии, известной как процесс Габера-Боша.
Производство каждой метрической тонны аммиака способствует выбросу примерно 1,9 метрической тонны диоксида углерода и составляет примерно 1,8% глобальных выбросов углерода.
Группа ученых из Университета Монаш во главе с профессором Дугом Макфарлейном, доктором Брайаном Сурьянто и доктором Александром Симоновым разработала процесс, основанный на солях фосфония, который представляет собой прорыв в преодолении этой углеродоемкой проблемы.
Исследование, опубликованное в журнале Science, раскрывает потенциал производства аммиака и удобрений из возобновляемых источников энергии в реакторах размером с холодильник. Поэтому производство может быть локально развернуто на уровне отдельной фермы или общины.
Методы прямого синтеза аммиака с нулевым содержанием углерода включают электрохимическую реакцию восстановления азота, которая может производить аммиак при комнатной температуре и давлении не более чем из воздуха, воды и возобновляемых источников энергии.
Вначале исследователи смогли получать только малое количество аммиака, «отчасти из-за необходимости жертвовать источниками протонов», сказал доктор Сурьянто из школы химии Университета Монаша.
«Затем мы обнаружили, что соль фосфония может использоваться в качестве «протонного челнока» для устранения этого ограничения», — говорит Сурьянто.
«В 2019 году общее мировое производство аммиака достигло 150 миллионов метрических тонн в год, что сделало его вторым по величине производимым химическим товаром в мире. С увеличением населения мира спрос на аммиак достигнет 350 миллионов метрических тонн в год к 2050 году. Ожидается дополнительный рост спроса на аммиак из-за растущего интереса к его использованию в качестве энергоносителя или топлива». – Рассказывает профессор Макфарлейн, всемирно известный химик.
«Процесс Габера-Боша, используемый в настоящее время для производства аммиака, чрезвычайно углеродоемок. Более того, он также требует высоких температур и давлений и может быть осуществим только в больших реакторах на крупных промышленных предприятиях. Наше исследование позволило нам производить аммиак при комнатной температуре практично и эффективно», объясняет он.
Профессор Макфарлейн считает, что использование углеродно-нейтральных производственных технологий может также привести к использованию аммиака в качестве топлива и замене ископаемого топлива к 2050 году.
«Аммиак уже широко считается идеальным безуглеродным топливом для международных перевозок в будущем, рынок, который, по прогнозам, к 2025 году будет стоить более 150 миллиардов долларов.
Технология, которую мы разработали, открывает широкий спектр возможностей для будущего масштабирования вплоть до очень крупных производственных объектов на экспорт, связанных с солнечными и ветряными электростанциями. Их можно было бы разместить в идеальных местах для производства возобновляемых источников энергии, таких как северные районы Западной Австралии», — сказал профессор Макфарлейн.
«Наши открытия были переданы по лицензии новому дочернему предприятию Университета Монаша под названием Jupiter Ionics P / L, которое будет расширять процесс, чтобы продемонстрировать работу в коммерческих приложениях», заключил он.
Декан факультета естественных наук Университета Монаша, профессор Джордан Нэш, сказал, что данное исследование важно как на мировом, так и национальном уровне: «Я высоко оцениваю выдающуюся работу наших исследователей мирового уровня, открытия которых помогут Австралии занять лидирующие позиции в аммиачной экономике».
