Syntéza amoniaku patrí podľa vedcov k veľmi významným úspechom 20. storočia.
Jeho využitie v hnojivách, ktoré štvornásobne zvyšujú produkciu potravinárskych plodín, umožňujú poľnohospodárstvu udržiavať krok s narastajúcou svetovou populáciou.
Výroba amoniaku je však energeticky náročná a vyžaduje si značnú spotrebu fosílnych palív.
Spotreba energie
Austrálski odborníci z UNSW a The University of Sydney našli ekologický spôsob produkcie amoniaku zo vzduchu, vody a obnoviteľnej elektriny. Nevyžaduje si vysoké teploty a tlak, ani rozsiahlu infraštruktúru.
Svoj výskum zverejnili v žurnále Energy and Environmental Science.
Ministerstvo bude podporovať výstavbu veľkých kompostární, tvrdí Budaj
Spoluautorka výskumu Emma Lovell uviedla, že tradičná forma výroby amoniaku, známa ako Haber – Bosch proces, je efektívna z pohľadu nákladov len pri masovej výrobe.
Dôvodom je obrovské množstvo spotrebovanej energie a drahé materiály. Táto metóda produkuje viac oxidu uhličitého, ako ktorákoľvek iná chemická reakcia.
„Výroba amoniaku spotrebuje približne dve percentá svetovej energie a vyprodukuje jedno percento CO2, čo je obrovské množstvo, keď beriete do úvahy, koľko priemyselných procesov sa deje po celom svete,“ vysvetlila.
Rieši problémy so skladovaním
Ďalším problém je centralizovaná výroba amoniaku, čo si vyžaduje ešte viac energie spotrebovanej na jeho transport po svete. Rizikové je tiež skladovanie veľkého množstva amoniaku na jednom mieste.
Ako príklad môže poslúžiť tragická udalosť, ktorá sa stala vlani 4. augusta v Bejrúte. V tamojšom prístave vybuchlo 2 750 ton dusičnanu amónneho, pričom zomrelo viac ako 200 ľudí a tisícky utrpeli zranenia. Niekoľko stoviek tisíc obyvateľov prišlo v priebehu niekoľkých sekúnd o strechu nad hlavou.
Slovenský plán obnovy podľa aktivistov rozhodne, či využijeme šancu na zmiernenie klimatickej zmeny
Lovell sa s kolegami zamerali na lacnejšiu výrobu s využitím obnoviteľnej energie. „Náš spôsob sa nespolieha na fosílne palivá ani na emisie CO2,“ uviedla.
Akonáhle bude táto technológia komerčne dostupná, mohli by ju využívať na výrobu amoniaku priamo na mieste dopytu. „Poľnohospodári by s ňou mohli vyrábať hnojivá tam, kde potrebujú, čo vylučuje potrebu skladovania a transportu,“ objasnila vedkyňa.
Správne využite novej technológie by malo veľký prínos pre spoločnosť aj pre zdravie planéty.
Plazmové reaktory
Spoluautor štúdie Ali Jalili povedal, že premena atmosferického dusíka priamo na amoniak s využitím elektriny „predstavovalo pre vedcov počas uplynulej dekády veľkú výzvu“.
Dôvodom bola prirodzená stabilita dusíka, ktorá sťažuje jeho rozpustenie a rozklad.
Znížením znečistenia ovzdušia by sa dalo zachrániť 125-tisíc ľudí ročne. Slovensko je medzi štátmi s najväčšou úmrtnosťou
Spolu s kolegami navrhli laboratórne experimenty s využitím plazmy (forma blesku vyrobená v trubici) na premenu vzduchu na oxidy dusíka NOx. Dusík je v tejto forme oveľa reaktívnejší ako N2 vo vzduchu.
Navrhli pritom niekoľko prispôsobiteľných plazmových reaktorov, ktoré dokážu generovať NOx vo vysokej miere a energetickej efektivite.
„Akonáhle sme generovali tento medzičlánok vo vode, umožnilo nám to oveľa jednoduchšie navrhnutie selektívneho katalyzátora. Prelom v našej technológii spočíva v navrhnutí vysoko výkonných plazmových reaktorov v spojení s elektrochémiou,“ povedal Jalili.
Pestovanie rastlín v tvrdej pôde môže byť jednoduchšie. Výskum ukázal, prečo korene nechcú rásť
Tím University of Sydney viedol Patrick Cullen. Ako povedal, atmosferická plazma si čoraz viac nachádza uplatnenie v zelenej chémii.
„Indukciou plazmových výbojov vo vodných bublinách sme zistili, ako prekonať výzvy spojené s energetickou účinnosťou a škálovaním procesov. Tým sme technológiu priblížili k využitiu v priemysle,“ dodal.
Vodíkové hospodárstvo
Odborníčka Rose Amal upozornila, že nová metóda má veľký vplyv aj na skladovanie a prepravu vodíkovej energie. „Vodík je veľmi ľahký a na jeho uskladnenie potrebujete veľa priestoru. Môžete ho aj stlačiť či skvapalniť,“ uviedla.
Nahradíme v domácnostiach zemný plyn vodíkom? Odpoveď môže priniesť doteraz najväčší experiment
Tekutý amoniak je však oveľa výhodnejší. „Uchováva viac vodíka ako samotný kvapalný vodík. Vzrástol tak záujem o využitie amoniaku ako potenciálneho energetického vektora v bezuhlíkovom hospodárstve,“ vysvetlila.
Tím sa v najbližšej budúcnosti bude snažiť o skomercionalizovanie svojho objavu a jeho uvedenie z laboratória do reálneho sveta.
