Сегодня аммиак занимает лидирующие позиции среди химических веществ, производимых в мире, и его основное применение связано с производством азотных удобрений. Однако данное производство также является значительным источником выбросов парниковых газов в химической промышленности.
Специалисты из Массачусетского технологического института выработали новый подход к производству аммиака, исключая традиционные химические установки на ископаемом топливе, которые требуют высоких температур и давления. Исследователи нашли способ использовать природные процессы Земли для создания аммиака под землей, где используются тепло и давление, а также минералы, уже находящиеся в грунте.
Команда закачивает воду под землю, где она реагирует с железными породами. Вода, содержащая азот и металлический катализатор, производит водород, который вступает в реакцию с азотом, образуя аммиак. Для извлечения готового продукта применяют специальную скважину.
Об этом процессе, который пока что испытан только в лабораторных условиях, сообщается в журнале Joule. Соавторы статьи, среди которых находятся профессора Массачусетского технологического института и аспиранты, подчеркивают инновационность подхода.
Один из исследователей, Ифань Гао, делится, что его первая успешная попытка получения аммиака из горных пород вызвала у него сильное воодушевление, так как это открывает новые горизонты в области синтеза этого химического вещества.
Традиционный метод Хабера-Боша, используемый для производства аммиака с начала 20 века, хотя и эффективен, требует значительных энергетических затрат и обеспечивает объемные выбросы углекислого газа. В некоторых регионах, таких как Африка и Юго-Восточная Азия, отсутствие современных заводов создает проблемы с доступом к удобрениям, что ограничивает сельскохозяйственное производство.
Исследователи отмечают, что стандартный процесс требует использования большого количества энергии для производства водорода, необходимого для синтеза аммиака, и отходы этого процесса являются одним из основных источников выбросов. Но команда ученых из MIT подчеркивает, что найденные альтернативные методы получения водорода могут снизить негативное воздействие на климат.
Используя богатые железом породы, команда закачивает воду, обогащенную катализаторами, в грунт, инициируя реакции, которые помогают получать необходимый водород. По словам профессора Ивнетима Абате, Землю можно рассматривать как фабрику для чистого водорода.
Процесс производства геологического аммиака позволяет значительно упростить транспортировку и снизить затраты на логистику. Аммиак, в отличие от водорода, уже имеет развиты рынки сбыта, и ожидания увеличения его производства вдвое к 2050 году открывают дополнительные перспективы.
Кроме того, геологический аммиак может решить проблемы очистки сточных вод, так как вода, богатая азотом, может быть использована в процессе. Гао считает, что данный метод способен снизить глобальные выбросы CO2 до 1%. Исследовательская команда уже подала заявку на получение патента и активно работает над оптимизацией технологии для коммерческого применения.
В ближайшие годы планируется провести тестирование данного процесса в реальных условиях, что может открыть новые горизонты для устойчивого химического производства. Этот исследовательский проект, в который вложены значительные усилия, призван оказать влияние на климатические изменения и устойчивое развитие, что подчеркивают авторы исследования и эксперты.