Процес, натхненний блискавкою, дозволяє отримувати аміак із повітря. Цей підхід може сприяти розвитку екологічної енергетики майбутнього. Дослідники з Сіднейського університету застосували штучну блискавку для створення більш ефективного методу виробництва аміаку — хімічної сполуки, що є надзвичайно важливою для сучасного життя. Аміак відіграє ключову роль у виробництві добрив, які забезпечують майже половину світового виробництва продовольства. Команда розробила спрощений процес синтезу аміаку (NH₃) безпосередньо у газоподібній формі. На відміну від попередніх методів, запропонованих іншими лабораторіями, які давали амоній (NH₄⁺) у розчині, нова технологія уникає потреби в додаткових енергозатратах і конверсії для отримання придатного до використання аміаку в газоподібному стані. Традиційно аміак виробляється за допомогою процесу Габера-Боша — енергоємного методу, що має значний вплив на довкілля через високі викиди вуглецю. Крім того, цей процес вимагає масштабної інфраструктури та близькості до дешевих джерел природного газу для збереження економічної доцільності. Хімічний процес, який годував світ, і команда з Сіднея, яка прагне його революціонізувати Аміак колись був настільки високо цінуваним — переважно у вигляді пташиного посліду — що став джерелом конфліктів. Розробка процесу Габера-Боша у 19 столітті дозволила масштабне виробництво синтетичного аміаку, що змінило як сільське господарство, так і промисловість. Сьогодні приблизно 90 відсотків аміаку у світі все ще виробляється цим методом. «Попит промисловості на аміак лише зростає. Протягом останнього десятиліття світова наукова спільнота, включаючи нашу лабораторію, прагне знайти більш сталий спосіб виробництва аміаку, який не залежить від викопного палива». «Наразі виробництво аміаку вимагає централізованого виробництва та транспортування продукту на великі відстані. Нам потрібен недорогий, децентралізований та масштабований «зелений аміак»», — сказав провідний дослідник, професор П. Дж. Каллен зі Школи хімічної та біомолекулярної інженерії Сіднейського університету та Інституту чистого нульового викиду. Його команда працює над виробництвом «зеленого аміаку» вже шість років. «У цьому дослідженні ми успішно розробили метод, який дозволяє перетворювати повітря на аміак у газоподібній формі за допомогою електрики. Це величезний крок до наших цілей». Дослідження було опубліковано в журналі Angewandte Chemie. Аміак складається з трьох атомів водню, що робить його перспективним носієм та джерелом водню для енергетичних застосувань. Він також пропонує потенціал для зберігання та транспортування водню, оскільки водень можна витягти за допомогою процесу, відомого як «крекінг», який розділяє молекули. Через свої хімічні властивості аміак досліджується як безвуглецева альтернатива паливу. Це привернуло увагу судноплавного сектору, який забезпечує приблизно 3 відсотки світових викидів парникових газів. Розгадка хімічної загадки Новий метод команди професора Каллена для отримання аміаку працює, використовуючи силу плазми, шляхом електризації або збудження повітря. Але зірка — це мембранний електролізер, на перший погляд непримітна срібна коробка, де відбувається перетворення на газоподібний аміак. Плазмова колона, що використовується для запуску процесу отримання «зеленого аміаку». Під час процесу Габера-Боша аміак (NH3) утворюється шляхом поєднання газоподібних азоту (N2) та водню (H2) за високих температур і тиску в присутності каталізатора (речовини, що прискорює хімічну реакцію). Плазмовий метод, розроблений командою професора Каллена, використовує електрику для збудження молекул азоту та кисню в повітрі. Потім команда передає ці збуджені молекули до мембранного електролізера для перетворення збуджених молекул на аміак. Дослідники заявили, що це більш простий шлях для виробництва аміаку. Професор Каллен сказав, що ці висновки сигналізують про новий етап у створенні екологічно чистого аміаку. Зараз команда працює над тим, щоб зробити цей метод більш енергоефективним та конкурентоспроможним порівняно з процесом Габера-Боша. «Цей новий підхід є двоетапним процесом, а саме поєднанням плазми та електролізу. Ми вже зробили плазмовий компонент життєздатним з точки зору енергоефективності та масштабованості». «Щоб створити більш комплексне рішення для сталого виробництва аміаку, нам потрібно підвищити енергоефективність компонента електролізера», – сказав професор Каллен.