Műtrágyákra a globális mezőgazdaságban és az élelmiszertermelésben is szükség van, az ammónia pedig a műtrágyák fontos alapanyaga. Azonban van vele egy kis probléma: az előállítása során nagy mennyiségű üvegházhatású gáz kerül a levegőbe. A hagyományos gyártáshoz ugyanis igen magas hőmérsékletre (400–500 Celsius-fokra) és nagy nyomásra van szükség, amihez fosszilis tüzelőanyagokat használnak.

 Az Új-dél-walesi Egyetem (UNSW) kutatói azonban találtak egy ötletes megoldást, amellyel kihúzzák ezt a méregfogat, és környezetbarát módon állítják elő az ammóniát. A szakemberek egy speciálisan tervezett, mesterséges levélként működő napelem segítségével ammóniumionokat állítottak elő nitráttartalmú szennyvízből. Rendszerük valóban környezetbarát, mivel kizárólag a napfényt használja fel energiaforrásként. Nagy előnye, hogy valós környezetben, és nem csak laboratóriumi körülmények között működik. Az új megközelítés nemcsak a hagyományos ammóniatermeléssel kapcsolatos környezeti kihívásokat kezeli, hanem fenntartható megoldást kínál a globális mezőgazdaság támogatására is.

Egy hatékony katalizátort fejlesztettek ki néhány speciális nanoszerkezettel, és ezt beépítették egy hagyományos szilícium napelembe, ami rendkívül hatásos folyamatot eredményezett. Tiszta, eredményes és olcsó megoldást kínálnak a napenergia és a vegyi hulladékok hasznosítására ammónia és más értéknövelt termékek előállításában.

Csak a Nap energiáját használja az a mesterséges levélrendszer, amelyet az UNSW-nél fejlesztettek ki, hogy ammóniát állítsanak elő szennyvízből

UNSW/Chen Han

Az UNSW csapata egy 40 négyzetcentiméteres rendszert épített ki az egyetem kensingtoni Tyree Energy Technologies épületének tetején, amely eddig 1,49 négyzetméter termőterületre volt képes elegendő ammóniumiont előállítani. Ez az eredmény pedig már elég jó ahhoz, hogy a kutatók nagyobb léptékekben gondolkodjanak. „Mivel nincs szükség nagy koncentrációra a műtrágyában, ezért úgy gondoljuk, hogy a rendszerünkkel előállított ammóniummennyiség életképes lesz a valós világban, bár még mindig van módunk a további javítására” – véli a Journal of Energy and Environental Science folyóiratban megjelent, a témával kapcsolatos tanulmány vezető szerzője, Chen Han.

A kutatásvezető Rose Amal professzor azt is hozzátette, hogy ezt az új technológiát viszonylag kis léptékben be lehetne vezetni a mezőgazdasági területeken a helyszíni ammónia előállítására, ami decentralizálná a gyártási folyamatot és így tovább csökkentené a szállítással kapcsolatos szén-dioxid-kibocsátást. A szakemberek abban is bíznak, hogy az így kezelt szennyvíz alkalmassá válhat a növények locsolására.

A kutatók most potenciális iparági partnereket keresnek, hogy tovább fejlesszék az innovációt. A céljuk egy hagyományos méretű napelemeket használó, teljes körű kereskedelmi rendszer kifejlesztése, amely döntő szerepet játszhat a 2030-ra és 2040-re kitűzött kibocsátási célok elérésében.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.