تولید یکی از مهم‌ترین مواد شیمیایی جهان فقط با آب و هوا

محققان شیوه‌ای جدید را برای تولید آمونیاک فقط با استفاده از هوا و آب ارایه داده‌اند.

کد خبر: ۱۱۸۱۲۳۳

تاریخ: ۲۱ مرداد ۱۳۹۳ - ۱۰:۲۹

به گزارش گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر) و به نقل از ایسنا، این شیوه نه تنها از لحاظ انرژی از فرآیند «هابر-بوش» با قدمت یک قرن که هم اکنون در تمامی دنیا در حال استفاده است، کارآمدتر بوده بلکه پاک‌تر نیز است.

آمونیاک (NH3) که از سه بخش هیدروژن و یک بخش نیتروژن تشکیل شده، دارای تاثیری بسزا و لحظه‌ای بر روی جوامع است زیرا بدون تولید انبوه این ماده شیمیایی، یک سوم جمعیت زمین زنده نخواهند ماند. کاربرد عمده این ماده تولید کود شیمیایی است که تولید محصولات کشاورزی را ارتقا داده و جمعیت بزرگی از دنیا را تغذیه می‌کند.

فرآیند هابر-بوش در سال 1909 طراحی شد و اغلب به عنوان یکی از مهمترین نوآوری‌های قرن بیستم از آن یاد می‌شود. این شیوه شامل حرارت‌دادن نیتروژن خالص‌شده و گاز هیدروژن در دما و فشار بسیار بالا و با حضور کاتالیزور آهن است. تولید آمونیاک تقریبا دو درصد ذخایر انرژی دنیا را مصرف می‌کند.

علاوه بر مصرف بالای انرژی برای رسیدن به شرایط واکنش، شیوه تولید کنونی ناکارآمد است زیرا به گاز هیدروژن نیاز دارد و گاز هیدروژن نیز با پردازش گاز طبیعی حاصل می‌شود که محصول فرعی چنین فرآیندی گاز دی‌اکسیدکربن است.

هم‌اکنون دانشمندان دانشگاه جورج واشنگتن شیوه‌ای را برای استفاده از آب به جای گاز طبیعی به عنوان منبع هیدروژن یافته‌اند. روش جدید محققان شامل جوشاندن (bubble) هوای مرطوب از خلال ترکیبی از ذرات ریز اکسیدآهن و مواد شیمیایی ذوب‌شده (که از سدیم و هیدروکسیدپتاسیم تشکیل شده‌اند) است که الکتریسیته نیز به آن اعمال می‌شود.

هر واکنش شیمیایی اساسا تبادل الکترون‌ها بین اتم‌هاست و در این حالت، الکترون‌ها برای استخراج هیدروژن از آب و سپس ترکیب‌شدن با نیتروژن ضروری هستند. زمانی که الکتریسیته به این فرآیند اعمال می‌شود، اکسیدآهن، الکترون‌ها را شکار کرده و به آب و هوا امکان واکنش مستقیم برای تشکیل‌ آمونیاک را می‌دهد. این شیوه فقط دو سوم انرژی فرآیند هابر-بوش را می‌طلبد.

علاوه بر حذف نیاز به تولید هیدروژن از گاز طبیعی، در این فرآیند، انتشارات کلی به طور قابل توجهی کاهش می‌یابند. همچنین تمامی این فرآیند شرایط ملایم‌تری را می‌طلبد و به دمای 450 درجه سانتی‌گراد و فشار جوی 200 برابر (مانند فرآیند هابر-بوش) نیازی ندارد.