Tiếng Việt
Các nhà khoa học từ UNSW Sydney đã đưa ra một phương pháp mới để sản xuất amoniac bền vững, lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp tự nhiên. Nghiên cứu của họ đã được xuất bản trong Tạp chí Khoa học Năng lượng và Môi trường.
Amoniac là một loại khí cần thiết để sản xuất phân bón hỗ trợ cho nông nghiệp và sản xuất lương thực toàn cầu. Tuy nhiên, các phương pháp sản xuất amoniac truyền thống tạo ra lượng khí thải nhà kính đáng kể, vì nhiên liệu hóa thạch là cần thiết để sản xuất hydro và năng lượng cung cấp cho quá trình này.
Giáo sư Rose Amal của UNSW Scientia cho biết: “Sản xuất amoniac truyền thống đòi hỏi nhiệt độ cao — khoảng 400–500°C — và áp suất cao, về mặt lịch sử đòi hỏi phải sử dụng nhiên liệu hóa thạch”. Khoa Kỹ thuật Hóa học.
Để giải quyết vấn đề này, các nhóm do Amal và Giáo sư Xiaojing Hao đứng đầu, từ Khoa Kỹ thuật quang điện và năng lượng tái tạođã phát triển một phương pháp tạo ra ion amoni từ nước thải có chứa nitrat chỉ bằng cách sử dụng một tấm pin mặt trời được thiết kế đặc biệt hoạt động giống như một chiếc lá nhân tạo. Sử dụng một quy trình được gọi là quang xúc tác điện (PEC), các nhà nghiên cứu đặt trên tấm pin một lớp mỏng đồng và coban hydroxit có cấu trúc nano hoạt động như một chất xúc tác cho phản ứng hóa học cần thiết để tạo ra amoni nitrat từ nước thải.
Trong một chiếc lá thật, quang hợp là quá trình mà thực vật sử dụng ánh sáng mặt trời, nước và carbon dioxide để tạo ra oxy và năng lượng dưới dạng đường. Quá trình quang điện xúc tác mới này mô phỏng quá trình quang hợp, với tấm pin mặt trời hoạt động như một chiếc lá nhân tạo, sử dụng ánh sáng mặt trời và nước thải chứa nitrat để tạo ra amoni nitrat.
Nhóm nghiên cứu, bao gồm tác giả chính Chen Han và Tiến sĩ Jian Pan (một thành viên của DECRA), đã xây dựng một mô hình 40 cm2 hệ thống lá nhân tạo trên mái tòa nhà Tyree Energy Technologies tại UNSW có thể sản xuất ra các ion amoni có thể đáp ứng 1,49 m2 của đất trồng trọt.
“Chúng tôi cho rằng công nghệ mới này có thể được triển khai ở quy mô tương đối nhỏ tại các địa điểm nông nghiệp để sản xuất amoni tại chỗ, điều này sẽ phân cấp quy trình sản xuất và giảm thêm CO2 Amal cho biết: “Các khí thải liên quan đến quá trình vận chuyển”.
Han cho biết thêm: “Những phát hiện của chúng tôi cung cấp một giải pháp sạch, hiệu quả và tiết kiệm chi phí để sử dụng năng lượng mặt trời và chất thải hóa học để sản xuất amoniac và các sản phẩm có giá trị gia tăng khác”.
“Bạn không cần nồng độ amoniac cao trong phân bón, vì vậy chúng tôi tin rằng lượng amoniac chúng tôi sản xuất bằng hệ thống của mình khiến nó trở thành một ứng dụng khả thi trong thế giới thực, mặc dù chúng tôi chắc chắn vẫn có một số cách để cải thiện nó hơn nữa.”
Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng việc tạo ra amoni từ nước thải sẽ cho phép sử dụng nước đã xử lý để tưới tiêu cho cây trồng và giúp cây phát triển tốt hơn.
Amal cho biết: “Điều quan trọng là phải thừa nhận rằng nước thải mà chúng tôi chuyển đổi không đến trực tiếp từ rác thải hoặc nước thải đô thị — trước tiên, nước thải vẫn cần được xử lý để lọc các chất hữu cơ và các hạt”.
“Nhưng chúng tôi hy vọng rằng sau khi tạo ra được amoni từ nước thải nitrat, nước đã qua xử lý có thể được đưa vào tưới tiêu.”
Amal mong muốn hợp tác và tham gia nhiều hơn nữa với các đối tác tiềm năng trong ngành để phát triển quy trình này thành một hệ thống thương mại khả thi hoàn toàn.
Bà cho biết: “Các đối tác trong ngành sẽ giúp chúng tôi mở rộng quy mô thiết bị này và chúng tôi chắc chắn muốn sử dụng tấm pin mặt trời có kích thước truyền thống, kích thước đầy đủ cho ứng dụng của mình”.
“Điều này rất quan trọng để giúp chúng tôi đạt được mục tiêu phát thải vào năm 2030 và 2040, và cuối cùng là đạt được mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Chúng tôi muốn sản xuất amoniac theo cách sạch hơn và xanh hơn, giúp giảm thiểu CO2 phát thải.”
Website: https://yeastera.com
Fanpage: https://www.facebook.com/yeastera/