Čínsky prielom premieňa znečistenú odpadovú vodu na amoniak na výrobu hnojív
Čínsky tím vyvinul metódu premeny dusičnanov v odpadových vodách na amoniak. Tento nový proces, ktorý sa používa ako hlavná zložka močovinového hnojiva, je-na-zdrojový proces lacnejší, energeticky-účinnejší a niečo ako-zmena hry.
V súčasnosti odpadové vody z poľnohospodárstva a priemyslu často obsahujú veľké množstvá dusičnanov. Pochádza z vecí ako použité hnojivo, živočíšny odpad, chemický rastlinný odpad a čistenie odpadových vôd.
Príliš veľa z toho môže byť katastrofálne pre miestne ekosystémy, čo vedie k problémom, ako je kvitnutie rias. Tie následne vedú k mŕtvym zónam vo vodných cestách, kde hladiny kyslíka klesajú, čím zabíjajú vodné organizmy, ako sú ryby.
Môže tiež viesť ku kontaminácii podzemných vôd as tým spojeným zdravotným rizikám pre ľudí a zvieratá. Aby sa tomu zabránilo, väčšina krajín má tendenciu čistiť odpadové vody s cieľom odstrániť dusičnany, ale je to drahé a energeticky-intenzívne.
To by však mohlo chýbať trik, pretože dusičnany obsahujú veľké množstvo dusíka, kľúčovej zložky hnojiva na prvom mieste. Jeden čínsky tím sa teda rozhodol nájsť spôsob, ako využiť tento obrovský potenciálny zdroj.
Prielom z odpadu-k-hnojeniu
Amoniak, ak si nie ste vedomí, je jednou z najdôležitejších priemyselných chemikálií na svete. Používa sa na výrobu hnojív, výbušnín, chemikálií, chladív a potenciálne budúcich vodíkových energetických systémov.
Jeho premena na tieto chemikálie je však zvyčajne veľmi drahá a energeticky-náročná. Zvyčajne sa to robí pomocou procesu nazývaného Haber-Bosch proces, ktorý mieša čistý dusík a vodík na výrobu amoniaku.
Tento proces vyžaduje veľmi vysoké teploty a tlaky, ktoré sa zvyčajne dosahujú použitím zemného plynu. Podľa niektorých správ to celosvetovo spotrebuje niečo ako 1-2% celosvetovej spotreby energie.
Takže ak namiesto toho dokážete vyrobiť amoniak z odpadového dusičnanu, potenciálne znížite znečistenie, znížite spotrebu energie a znížite závislosť od dovážaných surovín. Mohlo by to teda urobiť druh kruhovej výroby hnojív, a to je veľká vec.
Jadrom objavu je nový super katalyzátor, ktorý tomuto procesu napomáha. V prípade, že to neviete, sú to špeciálne materiály, ktoré pomáhajú rýchlejšie a efektívnejšie prebiehať chemickú reakciu.
V tomto prípade čínsky tím použil niečo, čo sa nazýva dvoj{0}}atómový katalyzátor (DAC). To sa líši od tradičných katalyzátorov, ktoré majú tendenciu používať buď jednoatómové materiály alebo nanočastice.
Je potrebné viac práce
Pre konverziu dusičnanov alebo amoniaku je použitie dvoch komplementárnych atómov kľúčové pre viac{0}}krokové procesy, ako je tento. Je to preto, že atómový „značkový tím“ lepšie umožňuje prenosy elektrónov, intermediárne molekuly, lámanie väzieb a vytváranie väzieb.
Je zaujímavé, že tím tiež použil umelú inteligenciu (AI), aby pomohol nájsť najlepšie páry atómov pre túto prácu. Umelá inteligencia im teda namiesto spustenia tisícov pokusov{1}}a{2}}fyzikálnych experimentov pomohla zúžiť najlepší potenciál na testovanie, čím ušetrila veľa hodín strateného času.
A toto sa naozaj vyplatilo. Podľa tímu je katalyzátor takmer trikrát účinnejší ako iné podobné katalyzátory. Ak je to pravda, znamená to, že by to mohlo produkovať oveľa vyššie výťažky amoniaku, miery konverzie a menej odpadu.
To všetko sa premieta do väčšieho zisku za vaše peniaze a zároveň sa zaoberá veľmi vážnymi priemyselnými a poľnohospodárskymi znečisťujúcimi látkami. Niet pochýb o tom, že ide o prelom, ale je dôležité poznamenať, že stále prebieha.
V súčasnosti sa tímu podarilo predviesť katalyzátor v laboratórnych podmienkach iba v malých dávkach. Ešte sa musí dokázať, či môže fungovať v „skutočnom svete“, či sa dá škálovať a či proces dokáže zvládnuť rôzne kontaminanty okrem dusičnanov v napájacích odpadových vodách.
