Znanstvenici su osmislili novu metodu za proizvodnju uree koja je ekološki prihvatljivija od današnjeg postupka, a ujedno može dati dovoljne količine da bude konkurentna.
Urea je ključni element koji se nalazi u mnogim proizvodima, od gnojiva do kozmetike. Njezina proizvodnja danas čini oko dva posto globalne potrošnje energije i emisija štetnih plinova. Desetljećima su znanstvenici i inženjeri nastojali ovaj proces učiniti energetski učinkovitijim jer s povećanjem populacije raste i potražnja za gnojivom.
Nedavno je međunarodni istraživački tim koji uključuje znanstvenike i inženjere sa Sveučilišta Texas u Austinu osmislio novu metodu za proizvodnju uree koja je ekološki prihvatljivija od današnjeg procesa, a ujedno može dati dovoljne količine da bude konkurentna energetski intenzivnim industrijskim metodama, piše Science Daily.
Naime, proizvodnja današnje uključuje dva termička postupka koji zahtijevaju visoku razinu topline i tlaka u teško kontroliranim uvjetima. Međutim, novi postupak koji su osmislili ovi stručnjaci zahtijeva samo jedan korak i oslanja se na elektrokatalizu koja koristi električnu energiju i potencijalno, sunčevu kako bi se pokrenula kemijska reakcija za dobivanje ovog kemijskog spoja.
"Moramo smanjiti emisije diljem svijeta i radi toga želimo razviti održive puteve pomoću elektrokatalize umjesto dosadašnjeg energetski intenzivnog dvostupanjskog postupka", kazao je Guihua Yu, jedan od istraživača.
Danas se sintetska urea dobiva prvenstveno Haber – Boschovom metodom koja je poznata kao jedan od najvećih izuma 20. stoljeća jer je omogućila masovnu proizvodnju gnojiva i pomogla povećati globalnu opskrbu hranom. Ovim postupkom se iz atmosferskog dušika i vodika djelovanjem željezovog katalizatora pod visokom temperaturom i tlakom dobiva amonijak. On se potom veže s ugljičnim dioksidom i nastaje urea. Ovaj postupak u dva koraka zahtijeva zagrijavanje na 200 do 260 °C kako bi došlo do reakcije. Pri tome se koriste ogromne količine energije i usput ispuštaju značajne emisije štetnih plinova.
Njezina proizvodnja elektrokatalizom alternativni je postupak koji je održiviji i energetski učinkovitiji. Međutim, ova metoda u povijesti nije mogla osigurati dovoljne količine kako bi postala održiva.
Pronaći prave elemente ili katalizatore za stvaranje učinkovite kemijske reakcije bio je primarni izazov ovog tima, a oni su koristili nitrat, umjesto tipičnog dušika, za vezu s ugljičnim dioksidom dok se otopina katalizatora sastoji od nanomaterijala indij hidroksida.
"Ovaj visoko učinkoviti elektrokatalizator ima visoku selektivnost", istaknuo je Yu, što znači da proizvodi samo ono što istraživači žele, a ne nepotrebne nusprodukte. Istovremeno stvara i veći prinos uree od prethodnih pokušaja elektrokatalize.
"Za razbijanje veza nitrata potrebno je mnogo manje energije u usporedbi s dušikom, a to pomaže u stvaranju puno veće količine uree", pojasnio je rekavši da ovu formulu vidi u primjeni i za male svrhe. Kaže da pojedinci mogu izrađivati elektrokatalitičke uređaje i prodavati ih farmama kako bi ondje poljoprivrednici izrađivali vlastito gnojivo.
Ističu kako im je važno pružiti alternativna rješenja za velike industrijske procese kako bi se smanjila potrošnja energije, što može igrati ulogu u održivijoj budućnosti jer će stanovništvo i potražnja za ovim spojem sigurno rasti.
Sljedeći koraci uključuju daljnje poboljšanje proizvedene količine i selektivnosti, kao i prototip uređaja koji može povećati proizvodnju uree. Također, istraživački tim pokušava pronaći način za pokretanje procesa pomoću sunčeve energije.
Tagovi
Autorica
