Общ

Тази 75-годишна мистерия може да даде на фермерите тор „при поискване“


Разрешаването на 75-годишна загадка може да помогне на фермерите да направят свой собствен тор, като изтеглят азот от въздуха.

Ново изследване на Технологичния институт в Джорджия помага да се закрепят взаимодействията между азот и обикновен реактивен на светлина материал, наречен титания.

Каталитичната реакция може да помогне за производството на чисти торове за мащабно земеделие.

В момента амонякът играе ключова роля в създаването на по-голямата част от торовете в света. Торът преминава през процеса на Хабер-Бош, който използва много природен газ.

Производството на достатъчно тор за растениевъдството често изисква голям брой финансови ресурси, както и екологични.

Това взаимодействие между азот и титанов диоксид обаче намалява свързаните с това разходи, като същевременно го прави по-достъпно за фермерите, които се борят да си позволят качествен тор.

„В Съединените щати имаме отлична система за производство и дистрибуция на торове“, обясни асистентът по машиностроене в Georgia Tech Martz Hatzell.

"Въпреки това много страни не могат да си позволят да строят заводи на Хабер-Бош и дори може да нямат подходяща транспортна инфраструктура за внос на торове."

"За тези региони фотокаталитичното фиксиране на азот може да бъде полезно за производството на торове при поискване. В крайна сметка това може да е евтин процес, който може да направи хранителните вещества, базирани на торове, достъпни за по-широк кръг фермери", отбеляза Хатцел.

Екипът на Hatzell работи с Андрю Медфорд, асистент по химично и биомолекулярно инженерство, и учени от Международния център за развитие на торове (IFDC).

Изследването е публикувано в изданието на Вестник на Американското химическо общество.

Как 75-годишна мистерия предизвика изследвания

Екипът стартира двугодишния си проект, като анализира доклад от 1941 г., публикуван от индийски учен по почвите на име Seshacharyulu Dhar.

Докладът на Дхар заяви, че има увеличение на амоняка, идващ от компост, изложен на светлина. Той предложи фотокаталитична реакция, която е отговорна за амоняка.

Оттогава учените по други материали се опитват да обвържат амоняка с азота и титания, но нито един от резултатите не дава последователно заключение.

Намиране на по-чист вариант за тор

Използвайки предишната работа, екипът използва рентгенова фотоелектронна спектроскопия (XPS), за да проследи промените в повърхността на титания при взаимодействие на азот, вода и кислород с повърхностите му.

Първоначално екипът не проследи промени във фиксирането на азота, причинени от повърхностно замърсяване с въглерод.

„Преди тестването пробите се почистват, за да се отстрани почти целият остатъчен въглерод от повърхността, но по време на експериментите въглеродът от различни източници (газове и вакуумната камера) може да въведе следи от въглерод обратно върху пробата“, обясни Хацел.

"Това, което наблюдавахме, беше, че редуцираните азотни видове се откриват само ако в пробата има определена степен на въглерод."

Замърсяването с въглеводороди също може да е причината предишните изследвания да не са имали същите резултати.

"Смятаме, че това обяснява озадачаващите резултати, за които се съобщава в литературата, и се надяваме, че това дава представа за това как да се проектират нови катализатори, използвайки тази 75-годишна загадка", каза Медфорд.

"Често най-добрите катализатори са материали, които са много девствени и са направени в чиста стая. Тук имате точно обратното - тази реакция всъщност се нуждае от примесите, които биха могли да бъдат полезни за устойчиви приложения в земеделието."

И в по-късни проучвания от групата на Hatzell те откриха ниски нива на амоняк при лабораторни тестове.

"Макар че отначало това може да звучи нелепо от практическа гледна точка, ако всъщност погледнете нуждите на проблема и факта, че слънчевата светлина и азотът от въздуха са безплатни, на база разходи започва да изглежда по-интересно", каза Медфорд .

„Ако можете да експлоатирате малко съоръжение за производство на амоняк с достатъчен капацитет за една ферма, веднага сте направили разлика.“


Гледай видеото: Органичните торове в градината ми (Юли 2021).