Vazduh oko nas sadrži moćno rešenje da poljoprivredu učinimo održivijom. Istraživači na Univerzitetu Stanford i Univerzitetu za naftu i minerale King Fahd u Saudijskoj Arabiji razvili su prototip uređaja koji može da proizvede amonijak – ključni sastojak đubriva – koristeći energiju vetra za izvlačenje vazduha kroz mrežu.
Pristup koji su razvili, ako se usavrši, mogao bi eliminisati potrebu za vekovnom metodom koja proizvodi amonijak kombinovanjem azota i vodonika pri visokim pritiscima i temperaturama. Starija metoda troši 2% globalne energije i doprinosi 1% godišnje emisije ugljen-dioksida zbog oslanjanja na prirodni gas.
Studija, objavljena 13. decembra u časopisu Naučni napredak, uključivala je prvu demonstraciju tehnologije na licu mesta — umesto u laboratoriji. Istraživači predviđaju da jednog dana integrišu uređaj u sisteme za navodnjavanje, omogućavajući farmerima da proizvode đubrivo direktno iz vazduha.
„Ovaj proboj nam omogućava da iskoristimo azot u našem vazduhu i proizvodimo amonijak na održiv način“, rekao je stariji autor studije Richard Zare, Marguerite Blake Vilbur profesor prirodnih nauka na Stenfordskoj školi za humanističke nauke i nauke. „To je značajan korak ka decentralizovanom i ekološki prihvatljivom pristupu poljoprivredi.
U pripremi za dizajniranje svog uređaja, istraživači su proučavali kako različiti faktori životne sredine – poput vlažnosti, brzine vetra, nivoa soli i kiselosti – utiču na proizvodnju amonijaka. Takođe su posmatrali kako veličina kapljica vode, koncentracija rastvora i kontakt vode sa materijalima koji se ne rastvaraju u vodi utiču na proces.
Na kraju, testirali su najbolju mešavinu oksida gvožđa i kiselog polimera sa fluorom i sumporom da bi odredili idealne uslove za proizvodnju amonijaka i razumeli kako ovi katalizatorski materijali reaguju sa kapljicama vode.
Proces tima iz Stanforda pravi amonijak čisto i jeftino i koristi okolni vazduh da dobije azot i vodonik iz vodene pare. Propuštanjem vazduha kroz mrežu obloženu katalizatorima kako bi se olakšala neophodna reakcija, istraživači su proizveli dovoljno amonijaka sa dovoljno visokom koncentracijom da služi kao hidroponsko đubrivo u staklenicima.
Za razliku od tradicionalnih metoda, nova tehnika radi na sobnoj temperaturi i standardnom atmosferskom pritisku, ne zahtevajući da se spoljni izvor napona priključi na mrežu. Poljoprivrednici bi mogli da pokrenu prenosni uređaj na licu mesta, eliminišući potrebu za kupovinom i isporukom đubriva od proizvođača.
„Ovaj pristup značajno smanjuje ugljenični otisak proizvodnje amonijaka“, rekao je vodeći autor studije Ksiaovei Song, naučnik istraživanja hemije na Stanfordu.
U laboratorijskim eksperimentima, tim je pokazao dalji potencijal recikliranjem vode kroz sistem za prskanje, postižući koncentracije amonijaka dovoljne za đubrenje biljaka uzgajanih u stakleniku nakon samo dva sata. Ugrađivanjem filtera napravljenog od mikroporoznog kamenog materijala, ovaj pristup bi mogao proizvesti dovoljno amonijaka za podršku širim poljoprivrednim aplikacijama.
Prema koautor studije Chanbasha Basheer sa Univerziteta King Fahd za naftu i minerale, uređaj je udaljen dve do tri godine od toga da bude spreman za tržište. U međuvremenu, istraživači planiraju da koriste sve veće mrežaste sisteme za proizvodnju više amonijaka. „Postoji mnogo prostora da se ovo razvije“, rekao je Bašir.
Značaj amonijaka seže dalje od đubriva. Kao čist nosilac energije, može da skladišti i transportuje obnovljivu energiju efikasnije od gasa vodonika zbog svoje veće gustine energije. Inovacija pozicionira amonijak kao ključnu osovinu u industrijama za dekarbonizaciju kao što su transport i proizvodnja električne energije.
„Zeleni amonijak predstavlja novu granicu u održivosti“, rekao je Zare. „Ovaj metod, ako se može ekonomski povećati, mogao bi drastično smanjiti naše oslanjanje na fosilna goriva u više sektora.“
