موفقیت چین، فاضلاب آلوده را به آمونیاک برای تولید کود تبدیل می کند
یک تیم چینی روشی را برای تبدیل نیترات در فاضلاب به آمونیاک توسعه داده اند. این ضایعات جدید که بهعنوان یک عنصر اصلی در کود اوره استفاده میشود، ارزانتر،{3}}در انرژی{3}}کارآمد، و چیزی شبیه به بازی-است.
در حال حاضر رواناب فاضلاب کشاورزی و صنعتی اغلب حاوی مقادیر زیادی نیترات است. این از چیزهایی مانند کودهای مصرف شده، ضایعات حیوانی، زباله های شیمیایی گیاهی و تصفیه فاضلاب ناشی می شود.
مقدار زیاد آن می تواند برای اکوسیستم های محلی فاجعه بار باشد و منجر به مشکلاتی مانند شکوفه های جلبکی شود. این به نوبه خود منجر به ایجاد مناطق مرده در آبراه ها می شود که در آن سطح اکسیژن کاهش می یابد و موجودات آبزی مانند ماهی ها را می کشد.
همچنین میتواند منجر به آلودگی آبهای زیرزمینی و خطرات مرتبط با سلامتی برای افراد و حیوانات شود. برای مقابله با این، اکثر کشورها تمایل دارند فاضلاب را برای حذف نیترات تصفیه کنند، اما این کار گران و{1}}پرهزینه است.
اما، این ممکن است یک ترفند را از دست بدهد، زیرا نیترات حاوی مقادیر زیادی نیتروژن است، که در وهله اول جزء کلیدی کود است. بنابراین، یک تیم چینی تصمیم گرفت راهی برای استفاده از این منبع بالقوه عظیم بیابد.
پیشرفت زباله-به-کود
آمونیاک یکی از مهم ترین مواد شیمیایی صنعتی در جهان است. از آن برای ساختن چیزهایی مانند کودها، مواد منفجره، مواد شیمیایی، مبردها و سیستمهای انرژی هیدروژنی آینده استفاده میشود.
با این حال، تبدیل آن به این مواد شیمیایی معمولاً بسیار گران است و{0}}پر انرژی است. این معمولاً با استفاده از چیزی به نام فرآیند Haber-Bosch انجام می شود که نیتروژن خالص و هیدروژن را برای تولید آمونیاک ترکیب می کند.
این فرآیند به دما و فشار بسیار بالایی نیاز دارد که معمولاً با استفاده از گاز طبیعی به دست می آید. بر اساس برخی گزارش ها، در سطح جهانی، این چیزی حدود 1 تا 2 درصد از مصرف انرژی جهانی را مصرف می کند.
بنابراین اگر بتوانید به جای آن از نیترات زباله آمونیاک بسازید، به طور بالقوه آلودگی را کاهش می دهید، مصرف انرژی را کاهش می دهید و وابستگی به مواد اولیه وارداتی را کاهش می دهید. بنابراین میتواند نوعی تولید کود دایرهای ایجاد کند، و این کار بزرگی است.
هسته اصلی این کشف یک ابر کاتالیزور جدید است که به این فرآیند کمک می کند. در صورتی که نمی دانید، اینها مواد خاصی هستند که به انجام یک واکنش شیمیایی سریعتر و موثرتر کمک می کنند.
در این مورد، تیم چینی از چیزی به نام کاتالیزور دوگانه-اتمی (DAC) استفاده کرد. این با کاتالیزورهای سنتی که تمایل به استفاده از مواد تک اتمی یا نانوذرات دارند، متفاوت است.
کار بیشتری لازم است
برای تبدیل نیترات و آمونیاک، استفاده از دو اتم مکمل برای فرآیندهای چند مرحلهای مانند این، کلیدی است. این به این دلیل است که «تیم برچسب» اتمی بهتر اجازه انتقال الکترون، مولکولهای میانی، شکستن پیوند و تشکیل پیوند را میدهد.
جالب اینجاست که این تیم همچنین از هوش مصنوعی (AI) برای کمک به یافتن بهترین جفت اتم برای این کار استفاده کرد. بنابراین، به جای اجرای هزاران آزمایش فیزیکی-و-خطا، هوش مصنوعی به آنها کمک کرد تا بهترین پتانسیلهای آزمایش را محدود کنند و ساعتهای زیادی در وقت تلف شده صرفهجویی کنند.
و این واقعا نتیجه داد. به گفته این تیم، کاتالیزور تقریباً سه برابر کارآمدتر از سایر کاتالیزورهای مشابه است. اگر درست باشد، به این معنی است که می تواند بازده آمونیاک بسیار بالاتر، نرخ تبدیل و ضایعات کمتری تولید کند.
همه اینها در عین حال که با یک آلاینده صنعتی و کشاورزی بسیار جدی سر و کار دارید، به ضرر شما بیشتر است. بدون شک پیشرفتی است، اما توجه به این نکته مهم است که هنوز کار در حال پیشرفت است.
در حال حاضر، این تیم تنها موفق شده است کاتالیزور را در شرایط آزمایشگاهی در دسته های کوچک به نمایش بگذارد. هنوز ثابت نشده است که آیا میتواند در «دنیای واقعی» کار کند، میتواند مقیاسپذیر باشد، و آیا این فرآیند میتواند آلایندههای متفاوتی فراتر از نیترات در آبهای زائد خوراک را کنترل کند.
