Forskere fra Stanford University og King Fahd University of Petroleum and Minerals har udviklet en banebrydende enhed, der producerer ammoniak direkte fra luft ved hjælp af vindenergi. Ifølge dem kan denne nye teknologi, der har til formål at erstatte Haber-Bosch-processen, som forbruger en betydelig del af den globale energi og bidrager til kuldioxidemissioner, revolutionere landbrugspraksis og begrænse miljøpåvirkningen.
Landbrugssektoren, der er stærkt afhængig af syntetisk gødning, er en stor bidragyder til drivhusgasser, der tegner sig for cirka en tredjedel af emissionerne ifølge FN's miljøprogram.
Den innovative enhed, der er udviklet under ledelse af Richard Zare, Marguerite Blake Wilbur-professor i naturvidenskab ved Stanford, har bevist sin effektivitet uden for laboratoriets rammer. "Dette gennembrud giver os mulighed for at udnytte kvælstoffet i vores luft og producere ammoniak bæredygtigt. Det er et væsentligt skridt mod en decentraliseret og miljøvenlig tilgang til landbruget," forklarede Zare.
Enhedens mekanisme involverer luft, der trækkes gennem et net, der er belagt med specialiserede katalysatorer, der er optimeret til miljøforhold, såsom fugtighed, vindhastighed og atmosfærisk sammensætning. Katalysatorerne, herunder kombinationer af jernoxid og syrepolymerer rige på fluor og svovl, letter produktionen af ammoniak ved stuetemperatur og atmosfærisk tryk, hvilket eliminerer behovet for ekstern energi.
Xiaowei Song, undersøgelsens hovedforfatter og en forsker i kemi ved Stanford, understregede de miljømæssige fordele ved metoden. "Denne tilgang reducerer CO2-fodaftrykket af ammoniakproduktion markant," bemærkede Song. Under test viste enheden sin evne til at producere en koncentration af ammoniak, der er tilstrækkelig til befrugtning af drivhusplanter inden for blot to timer, ved hjælp af et system med et mikroporøst stenfilter og vandgenbrugsmekanismer.
Chanbasha Basheer fra King Fahd University indikerede, at enheden, selvom den lovende, ville kræve cirka to til tre års yderligere udvikling, før den kan introduceres på markedet. Planer for opskalering af teknologien omfatter brugen af større mesh-systemer for at øge ammoniakproduktionskapaciteten.
Ud over dets primære anvendelse i gødningsproduktion, præsenterer enhedens evne til at generere ammoniak - en forbindelse med en højere energitæthed end brint - potentielle anvendelser inden for lagring og transport af vedvarende energi. Dette kunne især gavne sektorer som skibsfart og elproduktion.
Udgivet i Science Advances den 13. december modtog undersøgelsen finansiering fra US Air Force Office of Scientific Research og King Fahd University of Petroleum and Minerals. Forskerne forestiller sig integrationen af denne teknologi i kunstvandingssystemer, hvilket muliggør generering af gødning på stedet, hvilket betydeligt kan strømline landbrugspraksis.
