不断增长的人口,气候行动已经变得越来越重要,现代工业是一个重大的挑战。当涉及到支持不断增长的全球人口,粮食生产是关键。大约50%的地球上的粮食产量取决于应用肥料含有氨-一种对环境有害的化学物质。
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目前的生产方法使用过时的能源密集型过程,比如。哈勃-博施方法这些过程消耗了全球1%的化石燃料,产生大量的有限公司2天然气,导致全球温室气体排放的1%左右。1因此,开发更环保的方式来产生这是至关重要的。
现在,一组研究人员加州大学伯克利分校氨生产“绿色”都取得了重大进展,反过来,使“绿色”肥料。团队的研究最近发表在《华尔街日报》自然,团队描述了其战略发展中节能氨吸附剂。
这至关重要的工作,因为它揭示了一个新的合作机制选择性气体捕获…我们是乐观的机制将扩展到其他分子结合金属工业意义,有很强的亲和力。
Jeffrey长,c .贾德森国王特聘教授,加州大学伯克利分校
创建绿色过程
好施肥使更好的植物营养,促进植物生长,提高作物的质量,同时保留甚至增强土壤肥力。因此,目的是保证和促进健康的植物和农作物,积分是确保环境不会受到长期的。
由加州大学伯克利分校的博士后研究员本杰明·斯奈德长和他的团队开始着手提高氨产量的主要方法,上述,哈勃-博施方法通常使用甲烷作为燃料和氢的原料。
氢的一个主要反应物所需的流程和需要极端条件下和释放大量的公司2。
然而,协助打击这些极端和建立一个更环保的方法,加州大学伯克利分校的团队设计了一个方法,合成有机框架(mof)结合并释放氨在不那么极端的温度下,节约能源。
除去碳素肥料生产一个巨大的挑战是找到一个材料,你可以捕捉,然后释放非常大量的氨气,理想情况下的最小输入能量……你不想把大量的热量在材料迫使氨,同样地,当氨吸收,你不希望这样来生成大量的废热。
本杰明·斯奈德博士后,加州大学伯克利分校
创新的有机框架
研究人员一直在不知疲倦地工作,使传统的更可持续的哈勃-博施方法。然而,与其他人不同的是,施耐德的方法使用了一个相对较新的组使用的财政部有关的铜原子cyclohexanedicarboxylate有机分子创建刚性和高度多孔MOF的结构。
此外,在相对低的温度下,聚合物链似乎放弃绑定氨很容易,这意味着有可能恢复到其初始多孔,刚性MOF的结构。
加州大学伯克利分校的研究小组还发现,他们能够调整mof,使其高度灵活的一系列条件,增加其应用潜力。这也铺平了道路,使生产更小的设施,而不是大型工厂,这意味着新流程可以在世界的偏远地区。
这里的梦想将启用一个技术,一个农民在世界上的一些经济落后地区,现在有更准备进入氨,他们需要种植庄稼。
本杰明·斯奈德博士后,加州大学伯克利分校
尽管世界各地的研究人员致力于几个创新点,容纳更可持续的催化剂和反应器设计修改哈伯博世过程,斯奈德的方法是独一无二的。
”我们进来,使氨后,我们的材料是你所尝试使用分离和捕捉这些新的反应条件下氨吗,”斯奈德解释道。
虽然仍有大量的工作要做全面解决氨生产对环境的影响,加州大学伯克利分校的团队鼓励使用mof的新方法修改,哈勃-博施方法代表走向绿色氨生产绿色肥料。
引用和进一步阅读
桑德斯,r (2023)氨一大步向“绿色”和“绿色”肥料,加州大学伯克利分校新闻。可以在:https://news.berkeley.edu/2023/01/11/a-big-step-toward-green-ammonia-and-a-greener-fertilizer/
斯奈德,B.E.et al。(2023)“配体插入机制合作NH3捕捉有机框架,“自然613(7943),页287 - 291。可以在:https://www.nature.com/articles/s41586 - 022 - 05409 - 2
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