Cercetătorii de la Universitatea din Tokyo au dezvoltat o metodă nouă de a produce amoniac prin fotosinteză artificială, oferind o alternativă potențială cu consum redus de energie la procesul carbon-intensiv Haber-Bosch. Tehnica imită fixarea naturală a azotului prin cianobacterii și utilizează azotul atmosferic, apa și lumina soarelui pentru a sintetiza amoniacul.
Ammonia is a crucial component in global agriculture, used predominantly in the production of urea-based fertilizers. Current industrial production methods are responsible for about 2% of global carbon dioxide emissions, largely due to their dependence on fossil fuels. The new approach developed by the Japanese research team could significantly reduce the environmental footprint of ammonia producție .
Procesul, condus de profesorul Yoshiaki Nishibayashi, la Departamentul de Chimie Aplicat al Universității din Tokyo, se bazează pe un sistem de catalizator dual pentru a iniția și susține reacția de conversie . un fotocatalizator pe bază de idiu, atunci când este expus la lumina soarelui, activează un compont numit fosfină terțiară, care permite oxidarea unei urme de apă molecule, numită} produce protoni esențiali pentru formarea ulterioară a amoniacului .
Simultan, un catalizator pe bază de molibden activează dinitrogenul din aer . reacția dintre azot și protonii generați din apă duce la formarea de molecule de amoniac . Procesul produce doar oxigen ca un produs principal și, în condiții optime, combină doi atomi de azot și trei de apă molecule pentru a produce două condiții amonia molecule .
Cercetătorii raportează că noul sistem de reacție a obținut o eficiență mai mare decât încercările anterioare de fixare a azotului artificial și poate fi operat pe o scară de zece ori mai mare decât demonstrațiile anterioare de laborator . Acest progres sugerează că metoda are potențial de aplicare industrială, deși este nevoie de lucrări suplimentare pentru a optimiza condițiile de reacție și pentru a îmbunătăți eficiența costurilor la scară .
Având în vedere că peste 80% din cele 200 de milioane de tone de amoniac produse anual sunt utilizate în agricultură, această inovație ar putea juca un rol esențial în promovarea producției de îngrășăminte mai durabile . Dacă sunt comercializate, metoda poate ajuta la consumul de energie mai scăzut și să reducă emisiile într-una dintre cele mai mari sectoare de resurse ale producției globale de alimente .
