Kinesisk gjennombrudd gjør forurenset avløpsvann til ammoniakk for produksjon av gjødsel
Et kinesisk team har utviklet en metode for å omdanne nitrat i avløpsvann til ammoniakk. Brukt som en kjerneingrediens i urea-gjødsel, er denne nye avfalls-til-ressursprosessen billigere, energi-effektiv og noe av en spill-endring.
For tiden inneholder avrenning fra landbruks- og industrielt avløpsvann ofte store mengder nitrat. Dette kommer fra ting som brukt gjødsel, animalsk avfall, kjemisk planteavfall og kloakkbehandling.
For mye av det kan være katastrofalt for de lokale økosystemene, og føre til problemer som algeoppblomstring. Disse fører igjen til døde soner i vannveier hvor oksygennivået faller, og dreper vannlevende organismer som fisk.
Det kan også føre til grunnvannsforurensning og tilhørende helserisiko for mennesker og dyr. For å motvirke dette har de fleste land en tendens til å rense avløpsvann for å fjerne nitrat, men dette er dyrt og{1}}energikrevende.
Men dette kan mangle et triks ettersom nitratet inneholder store mengder nitrogen, en nøkkelkomponent i gjødsel i utgangspunktet. Så et kinesisk team bestemte seg for å finne en måte å utnytte denne enorme potensielle ressursen på.
Gjennombrudd for avfall-til-gjødsel
Ammoniakk, i tilfelle du ikke er klar over det, er en av verdens viktigste industrielle kjemikalier. Det brukes til å lage ting som gjødsel, eksplosiver, kjemikalier, kjølemidler og potensielt fremtidige hydrogenenergisystemer.
Å konvertere det til disse kjemikaliene er imidlertid vanligvis svært kostbart og{0} energikrevende. Dette gjøres vanligvis ved å bruke noe som kalles Haber–Bosch-prosessen, som blander rent nitrogen og hydrogen for å lage ammoniakk.
Denne prosessen krever svært høye temperaturer og trykk, som vanligvis oppnås ved bruk av naturgass. Ifølge noen rapporter, globalt, bruker dette noe sånt som 1-2% av det globale energiforbruket.
Så hvis du i stedet kan lage ammoniakk fra avfallsnitrat, reduserer du potensielt forurensning, reduserer energibruken og reduserer avhengigheten av importerte råvarer. Den kunne derfor lage en slags sirkulær gjødselproduksjon, og det er en stor sak.
Kjernen i oppdagelsen er en ny superkatalysator som hjelper prosessen. Disse, i tilfelle du ikke vet, er spesielle materialer som hjelper en kjemisk reaksjon å skje raskere og mer effektivt.
I dette tilfellet brukte det kinesiske teamet noe som kalles en dual-atom catalyst (DAC). Dette skiller seg fra tradisjonelle katalysatorer som har en tendens til å bruke enten enkeltatommaterialer eller nanopartikler.
Mer arbeid trengs
For konvertering av nitrat til ammoniakk er bruken av to komplementære atomer nøkkelen for fler-prosesser som dette. Dette er fordi det atomære "tag-teamet" bedre tillater elektronoverføringer, mellomliggende molekyler, bindingsbryting og bindingsdannelse.
Interessant nok brukte teamet også kunstig intelligens (AI) for å finne de beste atomparene for jobben. Så i stedet for å kjøre tusenvis av fysiske forsøk-og-feil, hjalp AI dem med å begrense de beste potensialene å teste, og sparte mange timer med bortkastet tid.
Og dette ga virkelig resultater. Ifølge teamet er katalysatoren nesten tre ganger mer effektiv enn andre lignende katalysatorer. Hvis det er sant, betyr det at det kan produsere mye høyere ammoniakkutbytte, konverteringsrater og mindre avfall.
Alt dette betyr mer valuta for pengene mens du også håndterer en svært alvorlig industri- og landbruksforurensning. Et gjennombrudd, uten tvil, men det er viktig å merke seg at dette fortsatt pågår.
Foreløpig har teamet kun klart å vise frem katalysatoren under laboratorieforhold i små partier. Det er ennå ikke bevist om det kan fungere i den "virkelige verden", kan skaleres, og om prosessen kan håndtere varierende forurensninger utover nitrat i fôravløpsvann.
