A globális felmelegedés kapcsán gyakran hallani arról, hogy a probléma egyik okozója a mezőgazdaság. Egy korábbi tanulmány szerint a globális élelmiszeripar éves szinten az üvegházhatású gázok teljes kibocsátásának mintegy 21-37 százalékáért felelős. Ebből a mezőgazdaság is alaposan kiveszi a részét, a világ minden táján használt műtrágya gyártása ugyanis az elengedhetetlen alapanyaga, az ammónia előállítása miatt rengeteg energiát emészt fel.

A hagyományos gyártáshoz igen magas hőmérsékletre (400–500 Celsius-fokra) és nagy nyomásra van szükség – ez az úgynevezett Haber–Bosch-eljárás, amit már 100 éve alkalmaznak –, amihez fosszilis tüzelőanyagokat használnak. Ez az egyetlen reakció a globális energiahasználat 2 százalékát teszi ki. Éppen ezért a szakemberek régóta dolgoznak már azon, hogy az eddigieknél hatékonyabb módszerrel álljanak elő. Az amerikai Rice Egyetem kutatói most egy új megoldással álltak elő, ami nagy terhet vehet le a környezetről.

A Nature Catalysis című tudományos lapban megjelent publikációban a szakemberek arról írnak, hogy az általuk fejlesztett újfajta reaktor a hagyományoshoz képest több mint háromszor annyi ammóniát tud előállítani a szennyvízből, miközben ivóvízzé alakítja azt.

A nitrátok vízből való eltávolítása rendkívül fontos ahhoz, hogy a szennyvízből ivóvíz lehessen. A meglévő eljárások baktériumokat használnak a nitrátionok közvetlen nitrogénné történő átalakítására, ám ez nemcsak drága módszer, de dinitrogén-oxidot is termel, amely 265-ször erősebb üvegházhatású gáz, mint a szén-dioxid – írja a Live Science.

A tudósok már régóta dolgoznak azon, hogy a fenti módszer helyett elektromos árammal alakítsák ammóniává a nitrátot, az eddigi rendszereknek azonban volt egy nem kívánt mellékhatása: a hidrogénionok hidrogénné alakulnak át, ami megakadályozza a fő nitrát-ammónia reakció hatékony lezajlását.

A probléma orvoslására a Rice Egyetem kutatói egy háromkamrás reaktort alkottak meg: az elsőben a nitrát ammóniagázzá és hidroxilionokká alakul. Ezek a vízben már jelen lévő nátriumionokkal egyesülve nátrium-hidroxidot hoznak létre. Amint a megtisztított víz elhagyja az első kamrát, és a nátrium-hidroxiddal a középső kamrába pumpálják, az újonnan képződött ammóniagáz buborékok formájában távozik. Eközben a harmadik kamrában a víz felhasadásakor keletkező hidrogénionok a cellán keresztül a középső kamrába kerülnek. Itt a nátrium-hidroxidból származó hidrogén és hidroxilionok egyesülve vizet képeznek. A maradék nátriumionok ezután a középső kamrából az első kamrába térnek vissza, a ciklus pedig elölről kezdődik.

Egy 10 napos tesztüzem során az elektromos áram több mint 90 százaléka termelt ammóniát, szemben a korábbi rendszerek 20 százalékával.

A kutatók szerint egyelőre csak egy kísérleti reaktorról van szó, de ha a fejlesztés működése stabillá válik, az megreformálhatja a műtrágya gyártását.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.