محققان دانشگاه استنفورد و دانشگاه نفت و مواد معدنی کینگ فهد دستگاهی پیشگام ساخته اند که مستقیماً از هوا با استفاده از انرژی باد آمونیاک تولید می کند. به گفته آنها، این فناوری جدید، با هدف جایگزینی فرآیند Haber-Bosch، که بخش قابل توجهی از انرژی جهانی را مصرف می کند و به انتشار دی اکسید کربن کمک می کند، می تواند شیوه های کشاورزی را متحول کند و اثرات زیست محیطی را مهار کند.
بخش کشاورزی، که به شدت به کودهای مصنوعی وابسته است، سهم عمده ای در تولید گازهای گلخانه ای دارد و طبق برنامه محیط زیست سازمان ملل، تقریباً یک سوم انتشار گازهای گلخانه ای را تشکیل می دهد.
این دستگاه ابتکاری که تحت رهبری ریچارد زارع، پروفسور مارگریت بلیک ویلبر در علوم طبیعی در استنفورد ساخته شده است، کارایی خود را در خارج از محدوده آزمایشگاه ثابت کرده است. زارع توضیح داد: "این پیشرفت به ما امکان می دهد از نیتروژن موجود در هوا استفاده کنیم و به طور پایدار آمونیاک تولید کنیم. این یک گام مهم به سمت یک رویکرد غیرمتمرکز و سازگار با محیط زیست در کشاورزی است."
مکانیسم این دستگاه شامل کشیدن هوا از طریق شبکه ای است که با کاتالیزورهای تخصصی پوشش داده شده است که برای شرایط محیطی مانند رطوبت، سرعت باد و ترکیب اتمسفر بهینه شده است. کاتالیزورها، شامل ترکیبی از اکسید آهن و پلیمرهای اسیدی غنی از فلوئور و گوگرد، تولید آمونیاک را در دمای اتاق و فشار اتمسفر تسهیل میکنند و در نتیجه نیاز به ورودیهای انرژی خارجی را از بین میبرند.
Xiaowei Song، نویسنده اصلی این مطالعه و یک دانشمند محقق در شیمی در استنفورد، بر مزایای زیست محیطی این روش تاکید کرد. سانگ خاطرنشان کرد: این رویکرد به طور قابل توجهی ردپای کربن تولید آمونیاک را کاهش می دهد. در طی آزمایشات، این دستگاه توانایی خود را در تولید غلظت آمونیاک کافی برای لقاح گیاهان گلخانهای در عرض تنها دو ساعت، با استفاده از سیستمی حاوی فیلتر سنگ ریز متخلخل و مکانیسمهای بازیافت آب نشان داد.
Chanbasha Basheer از دانشگاه ملک فهد نشان داد که این دستگاه، اگرچه امیدوارکننده است، اما برای معرفی به بازار به حدود دو تا سه سال توسعه بیشتر نیاز دارد. برنامههایی برای افزایش مقیاس این فناوری شامل استفاده از سیستمهای مش بزرگتر برای افزایش ظرفیت تولید آمونیاک است.
فراتر از استفاده اولیه آن در تولید کود، توانایی دستگاه برای تولید آمونیاک - ترکیبی با چگالی انرژی بالاتر از هیدروژن - کاربردهای بالقوه ای را در ذخیره سازی و حمل و نقل انرژی تجدیدپذیر ارائه می دهد. این امر به ویژه می تواند برای بخش هایی مانند کشتیرانی و تولید برق مفید باشد.
این مطالعه که در 13 دسامبر در Science Advances منتشر شد، بودجه ای را از دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی ایالات متحده و دانشگاه نفت و مواد معدنی ملک فهد دریافت کرد. محققان ادغام این فناوری را در سیستمهای آبیاری تصور میکنند که امکان تولید کود در محل را فراهم میکند که میتواند به طور قابلتوجهی شیوههای کشاورزی را ساده کند.
