Chicagolainen tiimi on kehittänyt kannettavan reaktorin, joka tuottaa lannoitetta käyttämällä uusiutuvaa sähköenergiaa ja ilman CO₂-päästöjä.
Sisältö
Uusi, ympäristöystävällisempi tapa tuottaa tavallisia lannoitteita.
Viimeksi kun joku pesi ikkunan tai kiillotti valkoista pintaa, hän todennäköisesti käytti ammoniakkia. Mutta kodin ulkopuolella tällä aineella on paljon tärkeämpi rooli: maailman elintarviketuotannon ylläpitäminen . Vuosittain tuotetaan yli 170 miljoonaa tonnia ammoniakkia , josta suurin osa käytetään lannoitteena esimerkiksi maissin, puuvillaa ja soijaa. Tämän määrän takana on valtava, keskitetty ja ennen kaikkea energiaintensiivinen teollinen koneisto, joka käyttää fossiilisia polttoaineita.
Tässä yhteydessä Minesh Singh , kemian tekniikan professori Illinoisin yliopistossa Chicagossa, tekee työtä, joka tarjoaa muutoksen mittakaavaan ja logiikkaan. Suurten, savuavien tehtaiden sijaan teollisuuskeskuksissa hänen tiiminsä kehittää kompakteja reaktoreita, jotka pystyvät tuottamaan ammoniakkia suoraan siellä, missä sitä tarvitaan , käyttämällä uusiutuvaa sähköenergiaa ja runsaasti maaperästä saatavia mineraaleja.
Ammakki muodostuu kahdesta pääkomponentista: ilman typpeä ja vetyä . Perinteisesti niiden yhdistämiseen tarvitaan äärimmäisiä lämpötiloja ja valtavaa painetta hyvin tunnetussa Haber-Bosch-prosessissa – teknologiassa, joka on jo yli sata vuotta vanha. Vaikka se on tehokas, se vastaa 1–3 % maailman hiilidioksidipäästöistä . Tämä johtuu paitsi itse reaktiosta myös fossiilisten polttoaineiden polttamisesta näiden olosuhteiden ylläpitämiseksi.
Singh ja hänen tiiminsä etsivät vähemmän aggressiivista ja kärsivällisempää lähestymistapaa kemian avulla. Poistamalla käytöstä niukat materiaalit, kuten litium, he keskittyivät kalsiumiin , joka on yleinen alkuaine maankuoressa. Reagoidessaan typen kanssa ne muodostavat kalsiumnitridin, eräänlaisen ”kemiallisen varaston”, joka voi sitten yhdistyä vetyatomien kanssa vapauttaen ammoniakkia huoneenlämpötilassa ilman CO₂:n vapautumista.
Laboratoriossa tämä idea on konkretisoitunut pienessä, lähes huomaamattomassa laitteessa: 1 neliösenttimetrin reaktorissa, joka tuottaa noin 1 gramman ammoniakkia päivässä, mikä vastaa suunnilleen marmeladikarhun painoa. Kyseessä ei ole tehdas, vaan osoitus siitä, että kemia voi toimia myös toisella tavalla.
Seuraava askel on jo otettu: järjestelmän skaalaaminen ensin 100 neliösenttimetrin pinta-alalle ja lopulta 1 neliömetrin pinta-alalle.
Yhteistyö General Ammonia Co. -yhtiön kanssa tähtää tämän teknologian viemiseen akateemisten piirien ulkopuolelle. Pilottivaiheessa Chicagon alueella on tarkoitus saavuttaa noin 5 kilogramman päivittäinen tuotanto – määrä, joka on vielä pieni teollisessa mittakaavassa, mutta merkityksellinen hajautetun mallin konseptin vahvistamiseksi.
Yksi yksityiskohta vaivaa tiimiä. Tällä hetkellä prosessi vaatii edelleen kaasumaisessa tilassa olevaa vetyä. Singhin mukaan ”pyhä graali” olisi aloittaa suoraan vedestä käyttämällä uusiutuvaa sähköenergiaa vedyn erottamiseen järjestelmän sisällä. Tämä muuttaisi nämä reaktorit todellisiksi itsenäisiksi mikrolannoitteiden tuotantolaitoksiksi , jotka voisivat toimia ilmalla, vedellä, aurinko- tai tuulienergialla.
Tämä idea ulottuu laboratoriotutkimusten ulkopuolelle ja liittyy laajempiin liikkeisiin. Afrikan, Aasian tai Latinalaisen Amerikan maaseutualueilla, joissa lannoitteiden saatavuus on epäsäännöllistä tai kalliita, niiden paikallinen tuotanto voi muuttaa sadon taloutta radikaalisti. Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa se vastaa maatalouden hiilidioksidipäästöjen vähentämisstrategioita ja elintarvikejärjestelmien päästövähennystavoitteita.
Potentiaali
Tämän teknologian tavoitteena on vähentää maatalouden riippuvuutta haavoittuvista globaaleista toimitusketjuista. Maailmassa, jossa energiakriisit, konfliktit ja ilmastonmuutos vaikuttavat kauppaan, perusresurssien tuotanto suoraan lähteellä on keino parantaa kestävyyttä.
Kuvittele maatalousosuuskuntia, joissa on pienet aurinkopaneeleilla tai paikallisilla tuuliturbiineilla toimivat reaktorit. Puhdas ilma, vesi ja sähkö tulevat toiselta puolelta. Lannoitteet tulevat toiselta puolelta. Ei välittäjiä, ei suuria päästöjä, ei tuhansien kilometrien matkoja.
Samalla tämä lähestymistapa on sopusoinnussa eri maissa jo keskusteltujen politiikkojen kanssa, joiden tavoitteena on lannoitteiden hiilidioksidipäästöjen vähentäminen ja niiden hiilijalanjäljen jäljitettävyys.
Huoneenlämmössä uusiutuvalla sähköllä tuotettu ammoniakki voi tulla vertailukohdaksi markkinoille, jotka pyrkivät tuottamaan elintarvikkeita, joiden vaikutus ilmastoon on pienempi.
Se ei ole ihmelääke. Näiden järjestelmien laajentaminen, kustannusten alentaminen ja turvallisuuden varmistaminen vievät aikaa. Mutta suunta on selvä: tuoda kemia lähemmäksi maata, joka ruokkii meitä , tehdä siitä puhtaampaa, helpommin saatavilla olevaa ja inhimillisempää. Joskus suuret muutokset alkavat kynnen kokoisesta reaktorista ja ideasta, joka kieltäytyy seuraamasta vanhoja tapoja.
