Инженеры-технологи MIT разрабатывают технологию, позволяющую производить более дешевые удобрения

Инженеры-химики делают шаг к получению аммиака с помощью небольших электрохимических реакторов. Большая часть мирового удобрения производится на крупных производственных предприятиях, которым требуется огромное количество энергии для создания высоких температур и давлений, необходимых для объединения азота и водорода в аммиак.

Инженеры-химики Массачусетского технологического института работают над созданием альтернативы меньшего масштаба, которая, по их мнению, могла бы использоваться для местного производства удобрений для фермеров в отдаленных сельских районах, таких как страны Африки к югу от Сахары. Удобрение часто трудно получить в таких районах из-за затрат на его транспортировку из крупных производственных предприятий.

Делая шаг к такому мелкосерийному производству, исследовательская группа разработала способ объединения водорода и азота с использованием электрического тока для генерации литиевого катализатора, где происходит реакция.

«В будущем, если мы представим, как мы хотим, мы хотим получить устройство, которое может дышать воздухом, впитывать воду, подключать к нему солнечную панель и производить аммиак. Это может быть использовано фермером или небольшим сообществом фермеров», — говорит Картиш Мантирам, доцент кафедры химической инженерии в Массачусетском технологическом институте и старший автор исследования.

Меньшая шкала

В течение более 100 лет производилось удобрение с использованием процесса Хабера-Боша, в котором атмосферный азот сочетается с газообразным водородом с образованием аммиака. Газообразный водород, используемый для этого процесса, обычно получают из метана, полученного из природного газа или другого ископаемого топлива. Азот очень нереакционноспособен, поэтому для его реакции с водородом с образованием аммиака требуются высокие температуры (500 градусов Цельсия) и давление (200 атмосфер).

Используя этот процесс, производственные предприятия могут производить тысячи тонн аммиака в день, но они дороги в эксплуатации и выделяют большое количество углекислого газа. Среди всех химических веществ, производимых в больших объемах, аммиак является крупнейшим источником выбросов парниковых газов.

Команда MIT намеревалась разработать альтернативный метод производства, который мог бы уменьшить эти выбросы с дополнительным преимуществом децентрализованного производства. Во многих частях мира нет достаточной инфраструктуры для распределения удобрений, что делает дорогостоящим получение удобрений в этих регионах.

«Идеальная характеристика метода производства аммиака следующего поколения заключается в том, что он распределяется. Другими словами, вы можете сделать этот аммиак ближе к тому месту, где вам это нужно», — говорит Мантирам. «И в идеале это также устранит следы СО2».

В то время как процесс Хабера-Боша использует экстремальное тепло и давление, чтобы заставить азот и водород реагировать, команда MIT решила попробовать использовать электричество для достижения того же эффекта. Предыдущие исследования показали, что подача электрического напряжения может сместить равновесие реакции так, что оно способствует образованию аммиака. Однако, по словам исследователей, было трудно сделать это недорогим и устойчивым способом.

Источник

Метки: азот, аммиак