آمونیاک از هوا! انقلاب در کشاورزی و انرژی پاک با تکنولوژی نوین

تولید آمونیاک، یه روشِ نوین

یه نمونه‌ی اولیه‌ی جدید، یه راهکارِ خلاقانه رو برای تولید آمونیاک نشون می‌ده – که یکی از موادِ اصلیِ کود هست – و می‌تونه یه صنعت رو دگرگون کنه. این صنعت خودش مسئول حدود یک سوم از منتشر شدنِ گازهای گلخانه‌ایِ جهانی هست. هوایی که دور و برِ ماست، یه راه‌حلِ قدرتمند برای کشاورزی‌ای که پایدارتر باشه، توش داره.

محقق‌ها از دانشگاه استنفورد و دانشگاه ملک فهدِ نفت و مواد معدنی در عربستان سعودی، یه دستگاهِ آزمایشی ساختن که می‌تونه آمونیاک – که ماده‌ی خیلی مهمی تو کودا هست – رو با استفاده از انرژی باد و کشیدنِ هوا از یه توری بسازه. روشی که اینا پیاده کردن، اگه درست از آب دربیاد، شاید نیاز به یه متدِ قدیمیِ صد ساله رو حذف کنه؛ روشی که توش آمونیاک با ترکیب نیتروژن و هیدروژن، توی فشار و دماهای بالا تولید می‌شد.

اون روشِ قدیمی حدود ۲٪ از انرژی‌ای که تو دنیا مصرف می‌شه رو استفاده می‌کرد و ۱٪ از انتشارِ سالیانه‌ی دی‌اکسید کربن رو باعث می‌شد، چون به گاز طبیعی وابسته بود. این تحقیق که ۱۳ دسامبر تو مجله‌ی “Science Advances” چاپ شد، شامل اولین نمایشِ این تکنولوژی “در محل” – یعنی به‌جای آزمایشگاه – بود. محقق‌ها فکر می‌کنن یه روزی این دستگاه رو تو سیستم‌های آبیاری ادغام می‌کنن تا کشاورزا بتونن کود رو مستقیم از هوا بسازن.

یه قدم به سمت کشاورزیِ پایدار

ریچارد زاره، که نویسنده‌ی اصلیِ این مقاله و استادِ علوم طبیعی تو دانشگاه استنفورد هست، گفت: “این پیشرفت به ما این امکان رو می‌ده که از نیتروژنِ توی هوا استفاده کنیم و آمونیاک رو به‌طور پایدار تولید کنیم.” اون اضافه کرد: “این یه گامِ مهم به سمتِ یه رویکردِ غیرمتمرکز و دوستدارِ محیط زیست تو کشاورزی هست.”

یه جایگزینِ تمیزتر

محقق‌ها قبل از اینکه دستگاهشون رو طراحی کنن، بررسی کردن که چجوری عواملِ محیطی مختلف – مثل رطوبت، سرعت باد، میزانِ شوری و اسیدی‌بودن – روی تولید آمونیاک تأثیر می‌ذارن. اونا همچنین رفتن سراغِ اندازه‌ی قطره‌های آب، غلظتِ محلول و تماسِ آب با موادِ نامحلول توی آب تا تأثیرشون رو روی این فرآیند بفهمن.

در نهایت، اونا بهترین ترکیب از اکسیدِ آهن و یه پلیمرِ اسیدی با فلوئور و گوگرد رو امتحان کردن تا شرایطِ ایده‌آل برای تولید آمونیاک رو پیدا کنن و بفهمن که این موادِ کاتالیزوری چجوری با قطره‌های آب تعامل می‌کنن.

تولید آمونیاک به روشی تازه و بدونِ آلودگی

فرآیندِ تیمِ استنفورد، آمونیاک رو تمیز و با قیمتِ کم تولید می‌کنه و از هوای اطراف برای گرفتنِ نیتروژن و هیدروژن از بخارِ آب استفاده می‌کنه. محقق‌ها با گذروندنِ هوا از یه توری که با کاتالیزور پوشیده شده – تا واکنشِ لازم راحت‌تر انجام بشه – تونستن آمونیاکی با غلظتِ کافی بسازن که می‌شه به‌عنوانِ کودِ هیدروپونیک توی گلخونه‌ها ازش استفاده کرد. برخلافِ روش‌های سنتی، این تکنیک تو دمای اتاق و فشارِ معمولیِ هوا کار می‌کنه و نیازی به منبعِ برقِ خارجی برای وصل کردن به توری نداره. کشاورزا می‌تونن این دستگاهِ قابل حمل رو تو زمینشون استفاده کنن و دیگه مجبور نیستن از تولیدکننده‌ها کود بخرن و حمل کنن.

“این روش به‌طور قابل‌توجهی اثرِ کربنِ تولیدِ آمونیاک رو کم می‌کنه،” اینو زیوای سونگ، نویسنده‌ی اصلیِ این تحقیق و دانشمند تو بخش تحقیقات شیمی در استنفورد گفت. تیمِ محقق‌ها تو آزمایشایی که انجام دادن نشون دادن که با بازیافتِ آب از طریقِ یه سیستمِ اسپری، می‌تونن غلظتِ آمونیاکِ کافی برای کود دادن به گیاها تو گلخونه‌ها رو فقط بعد از دو ساعت به‌دست بیارن. با اضافه کردنِ یه فیلتر که از ماده‌یِ سنگی و ریزمنفذ ساخته شده، این روش می‌تونه آمونیاک به اندازه‌ی کافی برای کاربردهای کشاورزیِ گسترده‌تر تولید کنه.

آینده‌ای بدونِ سوخت‌های فسیلی

به گفته‌ی چانباشا بشیر، که نویسنده‌ی همکارِ این مقاله از دانشگاه پترولیوم و معادنِ پادشاه فهد هست، این دستگاه دو تا سه سال دیگه وارد بازار می‌شه. تو این مدت، محقق‌ها دارن برنامه‌ریزی می‌کنن که از سیستم‌های توریِ بزرگتر برای تولیدِ آمونیاکِ بیشتر استفاده کنن. بشیر گفت: “فضای زیادی برای توسعه‌ی این تکنولوژی وجود داره.”

اهمیت آمونیاک فراتر از کودهاست. به‌عنوانِ یه حاملِ انرژیِ پاک، می‌تونه انرژیِ تجدیدپذیر رو به‌صورتِ کارآمدتری نسبت به گاز هیدروژن ذخیره و حمل کنه، چون چگالیِ انرژیِ بیشتری داره. این نوآوری، آمونیاک رو به‌عنوان یه عنصرِ کلیدی تو کاهشِ کربنِ صنایعِ مختلف مثل حمل‌ونقل و تولیدِ برق معرفی می‌کنه. زار گفت: “آمونیاکِ سبز، یه مرزِ جدید تو پایداری رو نشون می‌ده.” و اضافه کرد: “این روش، اگه بتونه به‌طور اقتصادی مقیاس‌پذیر بشه، می‌تونه وابستگیِ ما به سوخت‌های فسیلی رو تو بخش‌های مختلف به شدت کم کنه.”

این تحقیق توسط دفترِ تحقیقات علمیِ نیروی هواییِ ایالات متحده و دانشگاه پترولیوم و معادن پادشاه فهد تأمین مالی شده.

“`