Ķīnas izrāviens pārvērš piesārņotos notekūdeņus par amonjaku mēslojuma ražošanai
Ķīnas komanda ir izstrādājusi metodi notekūdeņu nitrātu pārvēršanai amonjakā. Šis jaunais atkritumu-uz-resursu pārstrādes process, kas tiek izmantots kā galvenā sastāvdaļa urīnvielas mēslojumā, ir lētāks, energoefektīvāks- un kaut kas tāds, kas mainīts.
Pašlaik lauksaimniecības un rūpniecības notekūdeņi bieži satur lielu daudzumu nitrātu. Tas nāk no tādām lietām kā lietots mēslojums, dzīvnieku atkritumi, ķīmisko augu atkritumi un notekūdeņu attīrīšana.
Pārāk daudz tā var būt postošs vietējām ekosistēmām, izraisot tādas problēmas kā aļģu ziedēšana. Tie savukārt noved pie atmirušajām zonām ūdensceļos, kur pazeminās skābekļa līmenis, nogalinot ūdens organismus, piemēram, zivis.
Tas var izraisīt arī gruntsūdeņu piesārņojumu un ar to saistīto veselības apdraudējumu cilvēkiem un dzīvniekiem. Lai to novērstu, lielākā daļa valstu mēdz attīrīt notekūdeņus, lai atdalītu nitrātus, taču tas ir dārgi un{1}}enerģijaietilpīgi.
Taču šajā gadījumā varētu pietrūkt trika, jo nitrāts satur lielu daudzumu slāpekļa, kas, pirmkārt, ir galvenā mēslošanas līdzekļa sastāvdaļa. Tātad viena ķīniešu komanda nolēma atrast veidu, kā izmantot šo milzīgo potenciālo resursu.
Atkritumu-uz-mēslojuma izrāviens
Ja jūs nezināt, amonjaks ir viena no pasaulē svarīgākajām rūpnieciskajām ķimikālijām. To izmanto, lai ražotu tādas lietas kā mēslojums, sprāgstvielas, ķīmiskās vielas, aukstumnesēji un potenciāli nākotnes ūdeņraža enerģijas sistēmas.
Tomēr to pārvēršana šajās ķīmiskajās vielās parasti ir ļoti dārga un{0}}enerģijaietilpīga. To parasti veic, izmantojot kaut ko, ko sauc par Haber-Bosch procesu, kas sajauc tīru slāpekli un ūdeņradi, lai iegūtu amonjaku.
Šim procesam nepieciešama ļoti augsta temperatūra un spiediens, ko parasti panāk, izmantojot dabasgāzi. Saskaņā ar dažiem ziņojumiem pasaulē tas patērē apmēram 1–2% no globālā enerģijas patēriņa.
Tātad, ja jūs varat izgatavot amonjaku no nitrāta atkritumiem, jūs potenciāli samazināsit piesārņojumu, enerģijas patēriņu un atkarību no importētajām izejvielām. Tāpēc tas varētu radīt sava veida apļveida mēslojuma ražošanu, un tas ir liels darījums.
Atklājuma pamatā ir jauns superkatalizators, kas palīdz procesam. Tie, ja jūs nezināt, ir īpaši materiāli, kas palīdz ķīmiskai reakcijai notikt ātrāk un efektīvāk.
Šajā gadījumā Ķīnas komanda izmantoja kaut ko, ko sauc par divu{0}atomu katalizatoru (DAC). Tas atšķiras no tradicionālajiem katalizatoriem, kas mēdz izmantot vai nu viena atoma materiālus, vai nanodaļiņas.
Vajadzīgs vairāk darba
Lai pārveidotu nitrātus vai amonjaku, tādos daudzpakāpju procesos kā šis, ir svarīgi izmantot divus komplementārus atomus. Tas ir tāpēc, ka atomu "birkas komanda" labāk nodrošina elektronu pārnesi, starpposma molekulas, saites pārraušanu un saišu veidošanos.
Interesanti, ka komanda izmantoja arī mākslīgo intelektu (AI), lai palīdzētu atrast darbam labākos atomu pārus. Tā vietā, lai veiktu tūkstošiem izmēģinājuma-un-kļūdu fizisko eksperimentu, mākslīgais intelekts palīdzēja viņiem sašaurināt labākos testēšanas potenciālus, ietaupot daudzas stundas veltīgi.
Un tas tiešām atmaksājās. Pēc komandas domām, katalizators ir gandrīz trīs reizes efektīvāks nekā citi līdzīgi katalizatori. Ja tā ir taisnība, tas nozīmē, ka tas varētu radīt daudz lielāku amonjaka ražu, konversijas ātrumu un mazāk atkritumu.
Tas viss nozīmē vairāk naudas, vienlaikus saskaroties ar ļoti nopietnu rūpniecības un lauksaimniecības piesārņotāju. Izrāviens, bez šaubām, taču ir svarīgi atzīmēt, ka šis darbs joprojām turpinās.
Pašlaik komandai ir izdevies demonstrēt katalizatoru tikai laboratorijas apstākļos nelielās partijās. Vēl ir jāpierāda, vai tas var darboties "reālajā pasaulē", vai to var mērogot un vai process var apstrādāt dažādus piesārņotājus, izņemot nitrātus barības notekūdeņos.
