💨 انقلاب در کشاورزی: تولید کود از هوا! 🌿 راهی نو برای ایرانیان

یک راه‌حل نوین برای تولید آمونیاک

یک نمونه‌ی اولیه‌ی دستگاه جدید، یک ایده‌ی نو و خلاقانه برای تولید آمونیاک به نمایش گذاشته است؛ آمونیاک ماده‌ی اصلی کودهای کشاورزی است. این روش می‌تواند انقلابی در یک صنعت ایجاد کند که تقریباً یک‌سوم از انتشار گازهای گلخانه‌ای در کل جهان را به‌عهده دارد. انگار که هوای اطراف ما منبع قدرتمندی است برای کشاورزی پایدارتر.

پژوهشگران دانشگاه استنفورد و دانشگاه ملک فهد نفت و مواد معدنی در عربستان سعودی، یک دستگاه آزمایشی ساخته‌اند که می‌تواند آمونیاک – که یک ماده‌ی اساسی در کود است – را با استفاده از انرژی باد و کشیدن هوا از طریق یک شبکه‌ی مخصوص تولید کند. اگر این روش به طور کامل پیشرفت کند، شاید نیازی به روش قدیمی و سنتی تولید آمونیاک، که در آن نیتروژن و هیدروژن در فشار و دمای بالا ترکیب می‌شوند، نباشد. روش قدیمی حدود 2٪ از انرژی جهانی را مصرف می‌کند و به خاطر وابستگی به گاز طبیعی، 1٪ از کل انتشار سالانه‌ی دی‌اکسید کربن را تولید می‌کند.

عملکرد دستگاه جدید به چه صورت است؟

این تحقیق که در 13 دسامبر در مجله‌ی Science Advances منتشر شد، اولین نمایش این فناوری را در یک محیط واقعی – به جای آزمایشگاه – ارائه داد. محققان تصور می‌کنند که روزی، این دستگاه را در سیستم‌های آبیاری ادغام کنند تا کشاورزان بتوانند کود را مستقیماً از هوا تولید کنند. ریچارد زار، نویسنده‌ی ارشد این مطالعه و استاد علوم طبیعی در دانشکده‌ی علوم انسانی و علوم دانشگاه استنفورد، گفت: «این پیشرفت به ما اجازه می‌دهد تا نیتروژن موجود در هوا را به طور پایدار به آمونیاک تبدیل کنیم. این یک قدم مهم به سمت یک روش غیرمتمرکز و دوست‌دار محیط زیست در کشاورزی است.»

یک جایگزین پاک‌تر و بهتر

محققان، قبل از طراحی دستگاه، بررسی کردند که چگونه عوامل مختلف محیطی – مثل رطوبت، سرعت باد، میزان نمک و اسیدیته – بر تولید آمونیاک تأثیر می‌گذارند. آن‌ها همچنین بررسی کردند که اندازه‌ی قطرات آب، غلظت محلول و تماس آب با مواد جامد، چگونه این فرآیند را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در نهایت، آن‌ها بهترین ترکیب از اکسید آهن و یک پلیمر اسیدی که حاوی فلوئور و گوگرد بود را آزمایش کردند تا شرایط ایده‌الی برای تولید آمونیاک را پیدا کنند و بفهمند که این مواد کاتالیستی چگونه با قطرات آب تعامل دارند.

تولید آمونیاک پاک و کم‌هزینه توسط تیم استنفورد

فرآیند ابداعی تیم استنفورد، آمونیاک را به شکلی تمیز و کم‌هزینه تولید می‌کند و از هوای اطراف برای گرفتن نیتروژن و هیدروژن از بخار آب استفاده می‌کند. با عبور دادن هوا از یک شبکه‌ی پوشیده شده با کاتالیزورها که واکنش شیمیایی را آسان می‌کند، محققان توانسته‌اند آمونیاکی با غلظت مناسب تولید کنند که بتواند به عنوان کود هیدروپونیک در گلخانه‌ها مورد استفاده قرار گیرد. برخلاف روش‌های قدیمی، این تکنیک در دمای اتاق و فشار معمولی کار می‌کند و نیازی به وصل کردن به برق برای کار کردن ندارد. کشاورزان می‌توانند این دستگاه قابل حمل را در مزرعه‌ی خود بگذارند و دیگر نیازی به خرید و حمل کود از کارخانه‌ها نداشته باشند.

«این روش، رد پای کربن مربوط به تولید آمونیاک را به شدت کاهش می‌دهد»، این را شیاووی سونگ، که نویسنده‌ی اصلی این مقاله و دانشمند پژوهشی شیمی در دانشگاه استنفورد است، گفت. در آزمایش‌های آزمایشگاهی، این تیم نشان داد که با بازیافت آب از طریق یک سیستم پاشش، پتانسیل بیشتری وجود دارد و توانستند آمونیاکی با غلظت کافی برای کوددهی به گیاهان در گلخانه، تنها پس از گذشت دو ساعت، تولید کنند. با استفاده از یک فیلتر ساخته شده از یک ماده‌ی متخلخل سنگی، این روش می‌تواند آمونیاک کافی برای کاربردهای وسیع‌تر کشاورزی را تولید کند.

آینده‌ای بدون سوخت‌های فسیلی

به‌گفته‌ی چانباشا بشیر، یکی از نویسندگان این مقاله از دانشگاه نفت و مواد معدنی ملک فهد، این دستگاه دو تا سه سال دیگر آماده‌ی ورود به بازار خواهد بود. در این مدت، محققان قصد دارند از سیستم‌های شبکه‌ی بزرگ‌تر برای تولید آمونیاک بیشتر استفاده کنند. بشیر گفت: «فضا برای پیشرفت این فناوری بسیار زیاد است.»

اهمیت آمونیاک فراتر از کودها است. به‌عنوان یک انرژی‌بر پاک، می‌تواند انرژی تجدیدپذیر را به شکلی بسیار کارآمدتر از گاز هیدروژن ذخیره و منتقل کند، چون چگالی انرژی بالاتری دارد. این نوآوری، آمونیاک را به‌عنوان یک کلید در کاهش کربن‌زدایی در صنایعی مثل حمل‌ونقل و تولید برق قرار می‌دهد. زار گفت: «آمونیاک سبز، نشان‌دهنده‌ی مرز جدیدی در پایداری است.» «این روش، اگر از نظر اقتصادی نیز مقیاس‌پذیر شود، می‌تواند وابستگی ما به سوخت‌های فسیلی را در بخش‌های مختلف به طور چشمگیری کاهش دهد.»

این مطالعه توسط اداره‌ی تحقیقات علمی نیروی هوایی ایالات متحده و دانشگاه نفت و مواد معدنی ملک فهد تأمین مالی شده است.