L’innovazione tecnologica puderia riduce l’emissioni di fertilizzanti

Di Brian Westenhaus di OilPrice.com

I ricercatori di l'Istitutu di Tecnulugia di Tokyo anu sviluppatu un catalizzatore di nitruru di metalli chì cuntene un metallu attivu (Ni) nantu à un supportu di nitruru di lantanu chì hè stabile in presenza di umidità. U scopu hè di taglià i bisogni energetichi di u prucessu Haber-Bosch, chì cunverte nitrogenu è idrogenu in ammonia. In più, postu chì u catalizzatore ùn cuntene ruteniu, presenta una opzione economica per riduce l'impronta di carbone di a produzzione di ammonia.

U rapportu di ricerca hè statu publicatu in Angewandte Chemie . U prucessu Haber-Bosch, chì hè comunmente utilizatu per sintetizà l'ammonia (NH3) – u fundamentu per i fertilizzanti di nitrogenu sinteticu – cumminendu l'idrogenu (H2) è l'azotu (N2) nantu à catalizzatori à pressioni è temperature elevate, hè unu di i più impurtanti scientifichi. scuperte chì anu aiutatu à migliurà i rendimenti di i culturi è à aumentà a produzzione alimentaria in u mondu.

Tuttavia, u prucessu hà bisognu di un altu input di energia fossili per via di e so esigenze di temperature elevate è pressione. L'idrogenu utilizatu per stu prucessu hè pruduttu da u gasu naturale (principalmente metanu). Stu prucessu di pruduzzione di l'idrogenu hè cunsumante d'energia è accumpagna una emissione enormi di diossidu di carbonu.

Per superà questi prublemi, diversi catalizzatori sò stati sviluppati per permette à a reazione di prucede in cundizioni più miti cù l'idrogenu pruduttu da l'elettrolisi di l'acqua via energia rinnuvevule. À mezu à elli sò i catalizzatori basati in nitruri chì cuntenenu nanoparticule metalliche attive cum'è nickel è cobalt (Ni, Co) caricate nantu à supporti di nitruru di lanthanum (LaN). In questi catalizzatori, u sustegnu è u metale attivu sò implicati in a produzzione di NH3. U metallu attivu splits l'H2 mentre u sustegnu LaN cuntene vacanti di nitrogenu è atomi di nitrogenu in a so struttura di cristalli chì adsorbe è attivate nitrogenu (N2).

Mentre chì questi catalizzatori sò di prezzu (perchè evitanu l'usu di ruteniu, chì hè caru), u so funziunamentu cataliticu hè degradatu in presenza di umidità, cù u supportu LaN trasfurmendu in l'idrossidu di lantanu (La(OH)3).

I circadori da a Cina è u Giappone guidati da u prufessore Hideo Hosono da l'Istitutu di Tecnulugia di Tokyo (Tokyo Tech), Giappone, anu sviluppatu un catalizzatore chimicamente stabile chì hè stabile in presenza di umidità. Pigliendu ispirazioni da composti stabili di terra rara chì cuntenenu ligami chimichi trà un metallu di terra rara (in questu casu, La) è un metallu, anu incorporatu atomi d'aluminiu in a struttura LaN è sintetizatu un supportu La3AlN chimicamente stabile chì cuntene ligami La-Al chì impediscenu. atomi di lantanu da a reazione cù l'umidità.

U Prof Hosono hà spiegatu chì u supportu La-Al-N cù i metalli attivi, cum'è u nichel è u cobaltu (Ni, Co), hà sappiutu pruduce NH3 à ritmi simili à quelli cù catalizzatori di nitruru di metalli cunvinziunali è puderia mantene una pruduzzione stabile quandu alimentati. cù umidità chì cuntene gasu di nitrogenu. "I catalizzatori Ni- o Co-loaded La-Al-N ùn anu mostratu nisuna degradazione distinta dopu l'esposizione à l'umidità di 3,5%", disse u prufessore Hosono.

Mentre chì l'atomi di Al stabilizzavanu u supportu, i difetti di nitrogenu è nitrogenu di lattice prisenti in u supportu dopatu permettenu a sintesi di l'ammonia in una manera simile à i catalizzatori di nitruru di metalli attivi convenzionali / di terra rara. "L'azotu di lattice è u vacante di nitrogenu in La-Al-N ghjucanu un rolu chjave in l'adsorzione N2, cù u supportu La-Al-N è u metale attivu Ni chì sò rispunsevuli di l'assorbimentu è l'attivazione di N2 è H2, rispettivamente", aghjunse u Prof. . Hosono.

U prucessu Haber-Bosch hè una reazzione chimica intensiva in energia, chì rapprisenta circa l'1% di l'emissioni annuali di diossidu di carbonu globale. Mentre chì approcci alternativi favurevuli à l'ambiente per a produzzione di NH3 sò stati investigati, l'introduzione di catalizzatori di prezzu puderia furnisce benefici immediati permettendu à u prucessu di operare in cundizioni più miti.

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U prucessu di Haber-Bosch puderia solu chjappà più CO2 in a crescita di a pianta chì u prucessu pruduce.

Allora l'affari di l'ammonia hè stata ultimamente assai prufittuosa. Chì è l'ultima decada hà vistu l'ammonia per u fertilizante aumentà circa 10 volte in u prezzu.

Hè abbastanza per fà chì quasi tutti speranu chì sta tecnulugia hà da scala in u cummerciu è ùn cascà micca in l'embrague di i baroni di fertilizzanti.

Serà interessante per vede quale tecnulugia prevale. Splitting acqua ùn hè micca senza energia, ma ùn hè micca splitting l'idrogenu da u metanu di u gasu naturale.

Se sta tecnulugia ùn hè micca sparita, pudemu finalmente scopre.