«Зеленый» аммиак облегчит жизнь фермеров

Ученые из Массачусетского технологического института (США) работают над созданием альтернативы процессу Хабера-Боша, используемого для выпуска аммиака в промышленных масштабах. В отличие от Хабера-Боша, новый, «зеленый» аммиак можно будет производить в удаленных областях, не обладающих развитой инфраструктурой. В основе проекта лежит идея объединения водорода и азота с использованием электрического тока и литиевого катализатора.

«Идеальной характеристикой нового метода выпуска аммиака будет его децентрализованность. Другими словами, вы сможете синтезировать аммиак там, где он нужен. И в идеале это позволит ликвидировать выбросы углекислого газа», — рассказал Картиш Мантирам (Karthish Manthiram), ассистент кафедры химической инженерии Массачусетского технологического института.

В то время как процесс Хабера-Боша использует высокие температуру и давление для реакции азота и водорода, команда Картиша Мантирама решила использовать электричество. Предыдущие опыты показали, что подача электрического напряжения может сместить баланс реакции к синтеза аммиака. При этом использовался литиевый катализатор для разрыва прочной тройной связи в молекулах газообразного азота. Результирующий продукт, нитрид лития, может реагировать с атомами водорода из органического растворителя для синтеза аммиака.

Проблема заключалась в том, что в качестве растворителя применялся дорогостоящий тетрагидрофуран. Для преодоления этого препятствия было решено использовать водород. Исследователи создали сетчатый электрод, покрытый литиевым катализатором, через который азот диффундирует с водородом. Полученная система оказалась достаточно компактной для размещения на лабораторном столе, а также модульной, что позволяет увеличивать масштаб производства.

Еще одной проблемой стало достижение энергоэффективности реактора, которая на текущий момент составляет всего 2% (по сравнению с 50-80% в процессе Хабера-Боша). Считается, что данную проблему можно будет решить с применением возобновляемых источников энергии, вроде солнечных батарей или ветряных электрогенераторов.

Исследовательский проект уже получил финансирование со стороны Национального научного фонда США и MIT Energy Initiative Seed Fund.