Lazerio technologijos naudojimas pakeitė azoto fiksavimo metodą, suteikdamas naują būdą sintetinti amoniaką aplinkos sąlygomis. Neseniai mokslininkai pirmą kartą panaudojo komercinį CO2 lazerį, kad sutrikdytų azoto ir azoto trigubą jungtį, taip suteikdami naują žalią alternatyvą Haber-Bosch procesui.
Pranešama, kad tarptautinė tyrimų grupė naudojo lazerį, kad ličio oksidą paverstų ličio metalu, kuris vėliau spontaniškai sureagavo su ore esančiu azotu, sudarydamas ličio nitridą. Ši druska lengvai hidrolizuojama iki amoniako, todėl šis metodas leidžia pasiekti rekordinį derlių.
Huize Wang, pirmasis autorius iš Helmholtz atsinaujinančios energijos instituto Vokietijoje, sakė: "Mes pristatėme novatorišką koncepciją, kuri naudoja didelės energijos lazerius, kad palengvintų įvairių oksidų pavertimą nitridais".
Jis pridūrė: "Mes pasiekėme precedento neturintį derlių kambario temperatūroje ir atmosferos slėgyje. Šis rezultatas yra puikus, palyginti su kitais metodais." Tikrasis derlius yra dviem eilėmis didesnis nei kitų modernių sprendimų, įskaitant elektrocheminius ir mechaninius cheminius metodus.
Tai visiškai naujas požiūris į žaliojo amoniako gamybą, kuris gali būti tvaresnis nei Haber-Bosch procesas“, – sakė Šveicarijos federalinio technologijos instituto Ciuriche, Šveicarijoje, mažų molekulių elektrocheminės konversijos ekspertas Viktoras Mougelis. „Haber-Bosch“ procesas yra labai daug energijos suvartojantis dėl to, kad jis veikia esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, taip pat sukelia CO2 emisiją.
Be to, jis sakė, kad naujasis metodas „siūlo veikimo lankstumą ir naudą aplinkai“, nes jis veikia aplinkos sąlygomis. Procesas taip pat gali pagaminti amoniaką tiesiai ten, kur jo reikia, o tai sumažina transportavimo išlaidas.
Komanda naudojo infraraudonųjų spindulių lazerį, kad suteiktų pakankamai energijos, kad būtų galima atskirti ličio ir deguonies ryšį, kad iš ličio oksido būtų pagamintas ličio metalas. Susidūręs su oru, ličio metalas spontaniškai susijungia su azotu, suardydamas trigubą kovalentinį azoto ir azoto ryšį ir susidaro ličio nitridas.
Toliau jis paaiškina: "Toliau, hidrolizuodami lazeriu sukurtą ličio nitridą, gauname amoniaką ir ličio hidroksidą. Be to, šis metodas suteikia galimybę cheminiam perdirbimui. Lazeris gali paskatinti ličio hidroksido pavertimą atgal į ličio nitridą, veiksmingai užbaigiant ličio ciklas“.
Jis pridūrė: „Tai kartu tampa dar viena nauja koncepcija – hidroksido pavertimu nitridu“.
Tačiau Londono imperatoriškojo koledžo (JK) elektrochemijos ir azoto fiksavimo ekspertas Ifanas Stephensas išlieka skeptiškas. Jis sako: "Esu skeptiškai nusiteikęs, kad toks didelis derlius bus tvarus ilgalaikėje perspektyvoje. Be to, tai, kad tai yra periodinis procesas, o ne nuolatinis procesas, labai apribos jo įgyvendinamumą. Tai, kad elektrocheminiai metodai leidžia nepertraukiamas veikimas yra reikšmingas pranašumas prieš naujesnius lazeriu sukeltus metodus.
Be to, lazerių energijos poreikis gali kelti problemų didinant amoniako sintezę. Jis pridūrė: „Jei amoniaką gaminate tik nedideliu mastu kaip trąšas atokiose vietovėse, energijos vartojimo efektyvumas tampa mažiau svarbus.
Tyrėjai teigia, kad jų metodas turi didelių pranašumų, palyginti su elektrochemija, pvz., Desolvatacija ir supaprastinimas. Be to, didėjant gamybai, visi nauji amoniako sintezės metodai susiduria su didžiausiais iššūkiais. Tyrėjai numato išplėsti procesą paskirstant ličio oksido miltelius ant grotelių paviršiaus ir po vieną apšvitinant reaktyvių ląstelių masyvą lazeriu. Be to, mokslininkai pastebėjo, kad kiti oksidai, tokie kaip magnis, aliuminis, cinkas ir kalcis, elgėsi panašiai, nors ir mažesniais derliais.
Jis paaiškina: „Taip gali būti todėl, kad kitus oksidus sunkiau atskirti ir hidrolizuoti“. Tačiau šarminių ir šarminių žemės metalų reaktyvumas azoto atžvilgiu atrodo daug žadantis. Jis teigia: „Mūsų naujausi tyrimai rodo, kad gausesni metalai, tokie kaip magnis ir kalcis, taip pat gali skaidyti azotą“.
