Австралийские ученые превратили промышленные отходы в карбамид

Сельскохозяйственный сектор Австралии сильно зависит от импортного карбамида: в 2024 году страна ввезла около 3,8 млн тонн этого удобрения. В то же время страна сталкивается с растущей необходимостью сокращения промышленных выбросов в различных отраслях.

Исследователи Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) постарались решить обе задачи, разрабатывая технологию преобразования выбросов углекислого газа и азот-содержащих загрязняющих веществ в удобрение. Такой подход потенциально может создать насыщенную карбамидом подпидку для растений и одновременно снизить экологическую нагрузку.

От лабораторного стенда к промышленному масштабу

В отличие от типичных фундаментальных исследований, которые обычно завершаются на лабораторной стадии, ученые UNSW активно занимаются внедрением своей разработки в промышленное производство. Для оценки масштабируемости технологии команда использует электролизеры мочевины, признанные стандартом в промышленном производстве карбамида.

Чтобы понять, как материалы ведут себя в реальных условиях, команда использовала передовые методы электронно-лучевой диагностики на Австралийском синхротроне. Эта технология позволяет наблюдать за химическими реакциями в режиме реального времени, генерируя критически важные данные для будущего промышленного применения.

Руководитель проекта доктор Дайан подчеркивает, что точная инженерия катализаторов и постоянный мониторинг процессов играют ключевую роль в обеспечении селективности и эффективности, особенно при переходе от контролируемых лабораторных условий к промышленным.

Снижение зависимости Австралии от импорта карбамида

Несмотря на статус крупного экспортера сельскохозяйственной продукции, Австралия не производит достаточного объема карбамида внутри страны, что делает отрасль уязвимой к колебаниям мировых рынков. «Эта зависимость — не только досадное обстоятельство, но и стратегическая уязвимость», — отметил доктор Дайан.

Производство экологически чистого карбамида на территории страны при помощи возобновляемой электроэнергии и углеродсодержащих отходов могло бы снизить зависимость от импорта и повысить устойчивость цепочки поставок. Такой подход также соответствует растущему контролю за выбросами, который теперь распространяется не только на CO₂, но и на другие азотсодержащие загрязнители.

Исследование демонстрирует, как принципы циклической химии могут интегрировать потоки отходов цементных заводов и сельскохозяйственных отходов в производство удобрений, превращая экологические проблемы в коммерчески ценные продукты.

Подход к улавливанию и преобразованию углерода

В отличие от технологий прямого улавливания CO₂ из воздуха, метод ученых UNSW ориентирован на использование неизбежных выбросов промышленных и биогенных источников.

Первые лабораторные испытания показывают многообещающие результаты в отношении селективности, что говорит о возможности эффективного превращения углекислого газа от действующих производств в карбамид.

Несмотря на раннюю стадию реализации, проект открывает практическую возможность переработки углеродных и азотных загрязняющих веществ в сырье для сельского хозяйства, химической индустрии и производства топлива.

Доктор Дайан представил результаты исследования на Конференции ООН по изменению климата, призвав инвестировать в решения циркулярной экономики. «Углекислого газа вокруг более чем достаточно. Нам просто нужно начать думать и инвестировать в циркулярную экономику», — заявил он.

Сроки и перспективы промышленного применения

Как правило, переход от лабораторной технологии к промышленному применению занимает более десяти лет, но команда UNSW рассчитывает ускорить этот процесс. Доктор Дайан предполагает, что в течение двух-трех лет проект сможет найти промышленного партнера для начала пилотных испытаний.

Успех инициативы продемонстрировал бы, что отрасли с высоким уровнем выбросов способны извлекать ценность из собственных отходов, одновременно решая экологические задачи.

В широком смысле исследование показывает потенциал циркулярной химии в трансформации процессов промышленного производства. Преобразуя отходы углерода и азота в удобрения, Австралия могла бы укрепить внутренние цепочки поставок, сократить выбросы и внести вклад в формирование более устойчивого химического сектора. Как отмечает доктор Дайан, «грамотное проектирование катализаторов в сочетании с мониторингом в реальном времени способна превратить экологические проблемы в новые возможности».

Источник: The National Tribune