Austrália sa pri uspokojovaní potrieb svojho poľnohospodárskeho sektora vo veľkej miere spolieha na dovážanú močovinu, ktorá v roku 2024 dovezie približne 3,8 milióna ton. Krajina zároveň čelí rastúcemu tlaku na znižovanie priemyselných emisií vo viacerých sektoroch. Výskumníci z University of New South Wales sa snažia riešiť obe výzvy vývojom technológie, ktorá premieňa odpadový oxid uhličitý a dusíkaté znečisťujúce látky na močovinové hnojivo, čím potenciálne vytvára domáci zdroj tohto základného poľnohospodárskeho vstupu a zároveň znižuje dopad na životné prostredie.
Od laboratórneho stola až po priemyselné meradlo
Na rozdiel od typického základného výskumu, ktorý sa končí v laboratórnej fáze, tím UNSW aktívne pokračuje v priemyselnom-preklade. Výskumníci používajú elektrolyzéry močoviny, zariadenia považované za štandardy pre škálovateľnú výrobu močoviny, aby otestovali uskutočniteľnosť premeny emisií na hnojivo vo väčšom meradle. Na pochopenie toho, ako sa materiály správajú v reálnych podmienkach-sveta, tím použil pokročilú charakterizáciu elektrónového-lúča na austrálskom Synchrotrone. Táto technika im umožňuje sledovať chemické reakcie v reálnom čase a generovať kritické údaje pre budúcu priemyselnú implementáciu.
Dr. Daiyan, vedúci projektu, zdôrazňuje, že starostlivá konštrukcia katalyzátora a{1}}monitorovanie v reálnom čase sú nevyhnutné na zabezpečenie selektivity a účinnosti, najmä pri prechode z kontrolovaných laboratórnych podmienok na priemyselné prostredia.
Riešenie závislosti Austrálie na močovine
Napriek tomu, že Austrália je významným poľnohospodárskym vývozcom, neprodukuje dostatočné množstvo močoviny na domácom trhu, čím je tento sektor zraniteľný voči výkyvom na svetovom trhu. "Táto závislosť je škoda, rovnako ako strategická zraniteľnosť," povedal Dr. Daiyan. Miestnou výrobou čistej močoviny z obnoviteľnej elektriny a odpadového uhlíka by krajina mohla znížiť závislosť od dovozu a zlepšiť odolnosť dodávateľského reťazca. Tento prístup je tiež v súlade s rastúcou regulačnou kontrolou emisií, ktorá teraz presahuje rámec oxidu uhličitého a zahŕňa ďalšie znečisťujúce látky na báze dusíka-.
Výskum zdôrazňuje, ako môžu princípy kruhovej chémie integrovať odpadové toky z cementární a poľnohospodárskych zvyškov do výroby hnojív, čím sa environmentálne výzvy menia na komerčne hodnotné produkty.
Prístup zachytávania a konverzie uhlíka
Na rozdiel od technológií priameho zachytávania vzduchu sa metóda UNSW zameriava na využitie nevyhnutných emisií z priemyselných a biogénnych zdrojov. Skoré laboratórne testy ukazujú sľubné výsledky v oblasti selektivity, čo naznačuje, že CO₂ z existujúcich priemyselných prevádzok možno efektívne premeniť na močovinu. Projekt je stále vo vývoji, ale predstavuje praktickú cestu na premenu uhlíkových a dusíkatých znečisťujúcich látok na materiály potrebné v poľnohospodárstve, chemikáliách a výrobe palív.
Dr. Daiyan prezentoval tieto zistenia na konferencii OSN o zmene klímy, pričom obhajoval investície do riešení obehového hospodárstva. "Naokolo je dosť oxidu uhličitého. Musíme len začať rozmýšľať a investovať do obehového hospodárstva," povedal.
Časová os a priemyselný výhľad
Škálovanie laboratórneho procesu na priemyselnú aplikáciu zvyčajne trvá viac ako desať rokov, ale tím UNSW sa snaží túto časovú os urýchliť. Dr. Daiyan odhaduje, že v priebehu dvoch až troch rokov by si projekt mohol zabezpečiť priemyselného partnera na začatie pilotných-skúšok. Úspech by ukázal, že priemyselné odvetvia s vysokými emisiami- môžu vytvárať hodnotu zo svojich tokov odpadu a zároveň dosahovať environmentálne ciele.
Nakoniec tento výskum ilustruje potenciál kruhovej chémie na pretvorenie priemyselnej výroby. Premenou odpadového uhlíka a dusíka na hnojivo by Austrália mohla posilniť domáce dodávateľské reťazce, znížiť emisie a prispieť k udržateľnejšiemu chemickému sektoru. Ako poznamenáva Dr. Daiyan, „premyslené inžinierstvo katalyzátorov spojené s-charakterizáciou v reálnom čase môže zmeniť environmentálne problémy na príležitosti.“
