Инновационное исследование, сделанное исследователями из Стэнфорда, позволило создать новый, экологичный метод производства аммиака с использованием только капель воды и азота. Поскольку аммиак служит основой для создания удобрений, эта разработка может оказать большое влияние на производство продуктов питания по всему миру.

Более 100 лет процесс Хабера-Боша был основным способом получения аммиака. Однако он оказался энергоемким и вредным для окружающей среды из-за использования природного газа, обработанного паром, который выпускает значительное количество углекислого газа. Благодаря инновационному исследованию отпадает необходимость при экстремальных температурах и высоком давлении, что делает этот процесс более эффективным в долгосрочной перспективе.

Процесс Хабера-Боша уже давно используется для удовлетворения невероятного мирового спроса на 150 миллионов метрических тонн аммиака в год. Однако его огромное энергопотребление, составляющее более 2% от потребления энергии в мире, в сочетании с 1% выбросов углекислого газа в атмосферу, вызывает все большую обеспокоенность.

Именно здесь и проявляется инновационный подход, предложенный исследователями. Их способ разработан таким образом, что требует меньше специализированных условий, предлагая более экологичное решение для удовлетворения мировых потребностей в аммиаке.

Ученые были крайне удивлены, увидев, что можно генерировать аммиак в обычных условиях при повседневной температуре и давлении, применяя из реагентов только воздух и воду. Если этот процесс удастся расширить, то он станет экологически чистым новым способом производства аммиака, который является одним из самых важных химических процессов, происходящих в мире.

Научное сообщество было взбудоражено революционным открытием: способностью производить аммиак с помощью простого распылителя, в условиях умеренной температуры и давления. Ученым удалось проложить путь к новому, экологически чистому методу производства аммиака - жизненно важному процессу с далеко идущими последствиями.

Новое химическое открытие следует по стопам инновационной работы лаборатории Заре. В последние годы они изучали давно забытую и удивительно высокую реакционную способность микрокапель воды. В исследовании 2019 года Заре и его коллеги впервые продемонстрировали, что перекись водорода спонтанно образуется в микрокапельках воды при ее контакте с реагентами. Проведенные с тех пор эксперименты подтвердили механизм скачка электрического заряда между жидкостью и твердым материалом и образования молекулярных фрагментов, известных как реактивные виды кислорода.

Новая захватывающая область исследований катализа сделала шаг вперед благодаря революционным открытиям Сонга и Заре, которые объединились с профессором Баширом Чанбашей из Университета нефти и минералов имени короля Фахда. Чанбаша. Его считают выдающимся экспертом в области наноматериалов для применения в их энергетике, нефтехимии и экологии. Он недавно объединил усилия с талантливыми исследователями из Стэнфорда для совместной работы над проектом, направленным на изменение процесса производства аммиака.

Опираясь на свои обширные знания о катализаторах — веществах, которые ускоряют химические реакции, сами не претерпевая никаких изменений, — команда остановилась на конкретном катализаторе с огромным потенциалом.

Это вещество, состоящее из оксида железа, известного как магнетит, и синтетической мембраны, состоящей из повторяющихся цепочек двух больших молекул, способно проложить новый химический путь к производству аммиака. Благодаря своим передовым исследованиям, команда исследователей проделала большие шаги в направлении создания более устойчивых и эффективных методов производства аммиака — важнейшего компонента мировой энергетики и сельского хозяйства.