_ Noul catalizator permite consumul de energie producția de amoniac pentru îngrășăminte și combustibil alternativ

Cercetătorii conduși de Satoshi Kamiguchi de la Centrul RIKEN pentru Știința Resurselor Durabile (CSRS) din Japonia au descoperit o modalitate mai ecologică de a produce amoniac, un compus esențial folosit în îngrășăminte.

Studiul, publicat în Chemical Science, descrie un nou catalizator care funcționează stabil la temperaturi relativ scăzute, reducând astfel cantitatea de energie și bani necesare pentru a sintetiza amoniacul. Deoarece amoniacul este o modalitate excelentă de a stoca hidrogenul în condiții de siguranță, precum și un combustibil alternativ excelent în sine, această descoperire va face mai ușor trecerea de la combustibilii fosili la o economie neutră din punct de vedere al emisiilor de carbon și cu energie verde.

Îngrășămintele sunt o modalitate de a furniza azot suplimentar plantelor, ceea ce le ajută să crească și crește randamentul culturilor. Azotul din îngrășăminte provine din amoniac, care este produs prin desfacerea moleculelor de hidrogen (H2) și azot (N2) și unirea elementelor individuale împreună în amoniac gazos (NH3) prin procesul Haber-Bosch. Reacția necesită presiune și temperaturi extrem de ridicate și un catalizator de fier.

Presiunea și temperaturile extrem de ridicate — aproximativ 200 atm și 500 ° C (932 ° F) — necesare pentru reacție necesită o cantitate mare de energie. Deoarece amoniacul este utilizat pe scară largă în îngrășăminte și alte industrii, producția mondială consumă astfel o cantitate imensă de energie. Pentru a ajuta la reducerea amprentei energetice a amoniacului, cercetătorii RIKEN CSRS au dezvoltat o reacție mai ecologică și mai ecologică, care poate continua stabil la temperaturi mult mai scăzute, fără a fi dezactivată.

Cel mai mare obstacol a fost descompunerea gazului de azot, deoarece există o legătură triplă puternică între cei doi atomi de azot într-o moleculă de azot gazos. „Smecheria a fost să folosești particule ultramice de metal de molibden preparate dintr-un cluster de halogenuri metalice moleculare hexanucleare, care a fost apoi activat cu hidrogen gazos”, spune Kamiguchi.

Odată activați, mai mulți atomi de molibden lucrează împreună pentru a sparge cei puternici. legăturile azot-azot și conduc rapid sinteza amoniacului. Când a fost testată, această nouă metodă a reușit să creeze amoniac din azot și hidrogen în mod continuu timp de mai mult de 500 de ore la 200°C (392°F), reducând considerabil temperatura necesară atunci când se folosește procesul convențional Haber-Bosch.

Pe lângă impactul asupra industriei îngrășămintelor, noul mod de a produce amoniac ar putea contribui indirect la reducerea emisiilor de carbon dacă combustibilul cu amoniac ar fi folosit în întreaga lume. Combustibilul cu amoniac poate fi ars direct în motoarele cu ardere internă fără a emite CO2, dar nu a devenit o alternativă practică datorită procesului Haber-Bosch, de înaltă energie.

Unul dintre avantajele noii metode este că ar permite producția de amoniac cu o energie mai mică, ceea ce ar reduce foarte mult emisiile de carbon dacă combustibilul cu amoniac este folosit pe scară largă.

În același timp, amoniacul stochează azot pentru îngrășăminte, stochează și hidrogenul. Acest lucru îl face un purtător ideal pentru hidrogen, pe care unii îl consideră a fi sursa ideală de energie. Când este nevoie de hidrogenul stocat, acesta poate fi eliberat din amoniac și folosit drept combustibil fără a emite dioxid de carbon.

„Înlocuirea procesului Haber-Bosch cu noua noastră metodă ar trebui să aibă ca rezultat economisirea energiei la nivel mondial”, spune Kamiguchi. „Dacă combustibilul cu amoniac și hidrogenul sunt folosiți în cantități mult mai mari, reducerea semnificativă a energiei necesare pentru a sintetiza amoniacul va duce la scăderea emisiilor de CO2 și va ajuta la prevenirea încălzirii globale în continuare”.

Rămâne o problemă. Hidrogenul necesar pentru a produce amoniac este încă produs folosind combustibili fosili și, în cantitățile mari necesare, ar duce, de asemenea, la emisii de CO2 și la un consum de energie imens. Prin urmare, Kamiguchi observă: „Atunci când sistemul nostru de catalizator este combinat cu producția de H2 verde din energie regenerabilă, emisiile de CO2 de încălzire globală ar putea fi reduse și mai mult.”

În prezent, echipa de cercetare se concentrează pe adăugarea de promotori la catalizatorul pe bază de molibden care va face sinteza amoniacului mai eficientă.

(Fluierul)