Процесс производства аммиака дешёвый и чистый по-японски

Процесс производства аммиака дешёвый и чистый по-японски

Хорошо знакомое многим вещество аммиак, широко применяемое в производстве удобрений, как утверждают учёные университета Токио, допустимо получить с помощью нового процесса. Инновационная технология получения аммиака отличается более чистым и удешевлённым способом по сравнению с традиционной методикой производства. Согласно проведённым исследованиям, процесс производства аммиака из самария и воды – это существенно новый экологичный подход к производству удобрений.

Аммиачная зависимость для продуктов питания

Если на момент 1900 года население планеты исчислялось цифрой менее 2 млрд. человек, к началу 2019 года эта цифра составила более 7 млрд. человек. Такой демографический рост, помимо всего прочего, обусловлен достаточно быстрым наращиванием производства продуктов питания. В свою очередь, производство продуктов питания  напрямую связано с использованием сельскохозяйственных удобрений на основе аммиака.

Традиционно аммиак для удобрений получают через процесс Хабера-Боша. Этот процесс при всех сопутствующих преимуществах требует значительных финансовых затрат. Процессом Хабера-Боша преобразуется только 10% исходного материала за один цикл. Поэтому требуется неоднократный запуск циклов. Исходными материалами производства являются водород и азот, получаемые с использованием ископаемого топлива.

Водород химическим методом сочетается с азотом при температуре окружающей среды 400-600˚C. При этом уровень давления поддерживается в границах 100-200 атмосфер, что сопровождается большими затратами энергии и, соответственно, денег. И вот, учёные Департамента системных инноваций Токийского университета решили улучшить производственный процесс, предлагая обратиться к новой концепции — SWAP.

Согласно мировой статистике, процессом Хабера-Боша потребляется 3-5% от всего объёма добываемого природного газа. Этот показатель эквивалентен цифрам на уровне 1–2% от общего объёма энергии, вырабатываемой  в мире.

Между тем, бобовые растения обладают симбиотическими азотфиксирующими бактериями, способными производить аммиак в условиях атмосферного давления и нормальной (комнатной) температуры. Учёным удалось выявить этот механизм и реверсировать функциональный компонент – азотазу.

Преимущественные стороны новой технологии SWAP

Многие годы потратили японские специалисты на разработку катализаторов, воспроизводящих поведение нитрогеназы (мультифермента). Наконец, удалось создать специальный катализатор на основе молибдена, которым достигается производство 4350 молекул аммиака примерно в течение четырёх часов до истечения срока годности. Новым процессом SWAP аммиак создаётся в 300-500 раз быстрее, по сравнению с процессом Хабера-Боша. Эффективность производства достигает уровня  90%.

По сути, имея под руками надлежащие исходные материалы, допустимо запускать процесс SWAP в условиях обычной химической лаборатории. В свою очередь процесс Хабера-Боша требует наличия промышленного оборудования, причём крупномасштабного. Таким образом, SWAP видится реальной выгодной технологией, исключающей дорогое оборудование, высокие затраты на энергию и сырьё.