Chiński przełom zamienia zanieczyszczone ścieki w amoniak do produkcji nawozów
Chiński zespół opracował metodę przekształcania azotanów znajdujących się w ściekach w amoniak. Ten nowy proces-przetwarzania-zasobów, stosowany jako główny składnik nawozu mocznikowego, jest tańszy,{3}}energooszczędny i stanowi coś w rodzaju-zmieniacza zasad gry.
Obecnie ścieki rolnicze i przemysłowe często zawierają duże ilości azotanów. Pochodzą one ze zużytych nawozów, odpadów zwierzęcych, odpadów z zakładów chemicznych i oczyszczania ścieków.
Jego nadmiar może być katastrofalny dla lokalnych ekosystemów, prowadząc do problemów, takich jak zakwity glonów. To z kolei prowadzi do martwych stref w drogach wodnych, w których spada poziom tlenu, zabijając organizmy wodne, takie jak ryby.
Może również prowadzić do skażenia wód gruntowych i związanego z tym zagrożenia dla zdrowia ludzi i zwierząt. Aby temu przeciwdziałać, większość krajów zazwyczaj oczyszcza ścieki w celu usunięcia azotanów, ale jest to kosztowne i-energochłonne.
Może to jednak nie być pewne, ponieważ azotan zawiera duże ilości azotu, który jest przede wszystkim kluczowym składnikiem nawozów. Dlatego jeden z chińskich zespołów postanowił znaleźć sposób na wykorzystanie tego ogromnego potencjalnego zasobu.
Przełom w przetwarzaniu odpadów-w-nawozy
Amoniak, jeśli nie wiesz, jest jedną z najważniejszych chemikaliów przemysłowych na świecie. Wykorzystuje się go do produkcji nawozów, materiałów wybuchowych, chemikaliów, czynników chłodniczych i potencjalnie przyszłych systemów energii wodorowej.
Jednak przekształcenie go w te chemikalia jest zwykle bardzo kosztowne i-energochłonne. Zwykle odbywa się to za pomocą tak zwanego procesu Habera-Boscha, który polega na mieszaniu czystego azotu i wodoru w celu wytworzenia amoniaku.
Proces ten wymaga bardzo wysokich temperatur i ciśnień, które zwykle osiąga się przy użyciu gazu ziemnego. Według niektórych raportów, na całym świecie zużywa to około 1-2% światowego zużycia energii.
Jeśli więc zamiast tego możesz wytworzyć amoniak z azotanów odpadowych, potencjalnie zmniejszysz zanieczyszczenie, zmniejszysz zużycie energii i zmniejszysz zależność od importowanych surowców. Mogłaby zatem umożliwić produkcję nawozów o obiegu zamkniętym, a to wielka sprawa.
Istotą odkrycia jest nowy superkatalizator, który wspomaga ten proces. Jeśli nie wiesz, są to specjalne materiały, które pomagają szybciej i wydajniej zachodzić reakcji chemicznej.
W tym przypadku chiński zespół zastosował tak zwany katalizator dwu-atomowy (DAC). Różni się to od tradycyjnych katalizatorów, które zwykle wykorzystują materiały jednoatomowe lub nanocząstki.
Potrzeba więcej pracy
W przypadku konwersji azotanu lub amoniaku zastosowanie dwóch komplementarnych atomów ma kluczowe znaczenie w takich wieloetapowych-procesach jak ten. Dzieje się tak, ponieważ atomowy „zespół znaczników” lepiej umożliwia transfer elektronów, cząsteczki pośrednie, zrywanie wiązań i tworzenie wiązań.
Co ciekawe, zespół wykorzystał także sztuczną inteligencję (AI), aby znaleźć najlepsze pary atomów do tego zadania. Zamiast więc przeprowadzać tysiące eksperymentów fizycznych metodą prób-i-błędów, sztuczna inteligencja pomogła im zawęzić najlepsze potencjały do przetestowania, oszczędzając wiele godzin zmarnowanego czasu.
I to naprawdę się opłaciło. Według zespołu katalizator jest prawie trzykrotnie wydajniejszy niż inne podobne katalizatory. Jeśli to prawda, oznacza to, że może generować znacznie wyższą wydajność amoniaku, współczynniki konwersji i mniej odpadów.
Wszystko to przekłada się na większy zwrot z każdej wydanej złotówki, a jednocześnie pozwala na radzenie sobie z bardzo poważnymi zanieczyszczeniami przemysłowymi i rolniczymi. Bez wątpienia jest to przełom, ale należy zauważyć, że prace nad tym nadal trwają.
Obecnie zespołowi udało się zaprezentować katalizator jedynie w małych partiach w warunkach laboratoryjnych. Nie zostało jeszcze udowodnione, czy można go zastosować w „prawdziwym świecie”, czy można go skalować i czy proces jest w stanie poradzić sobie z różnymi zanieczyszczeniami poza azotanami w ściekach paszowych.
