CO2 を削減して空気の成分から重要な肥料を作る新デバイス (New device produces critical fertilizer ingredient from thin air, cutting carbon emissions)

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2024-12-13 アメリカ合衆国・スタンフォード大学

スタンフォード大学とサウジアラビアのキングファハド石油鉱物大学の研究チームは、風力エネルギーを利用して空気中からアンモニアを生成する装置の試作に成功しました。この技術は、従来のハーバー・ボッシュ法に代わる持続可能なアンモニア生産方法として注目されています。研究チームは、環境要因や触媒の組成がアンモニア生成に与える影響を詳細に調査し、最適な条件を特定しました。この新しい手法は、室温・常圧で作動し、外部電源を必要としないため、農家が現場で直接肥料を生産できる可能性があります。この技術の市場投入は2~3年後を目指しています。

<関連情報>

空気中の水蒸気と窒素からオンサイトでアンモニアを合成する Onsite ammonia synthesis from water vapor and nitrogen in the air

Xiaowei Song, Chanbasha Basheer, Jinheng Xu, and Richard N. Zare
Science Advances  Published:13 Dec 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ads4443

CO2 を削減して空気の成分から重要な肥料を作る新デバイス (New device produces critical fertilizer ingredient from thin air, cutting carbon emissions)

Abstract

An innovative method for onsite ammonia synthesis under ambient conditions has been developed using a catalyst mesh composed of magnetite (Fe3O4) and Nafion polymer. We pass air through the catalyst, which condenses microdroplets from atmospheric water vapor and uses nitrogen from the air, resulting in ammonia concentrations ranging from 25 to 120 μM in 1 hour, depending on local relative humidity. Operated at room temperature and atmospheric pressure, this technique eliminates the need for additional electricity or radiation, thereby substantially reducing carbon dioxide emissions compared to the traditional Haber-Bosch process. In laboratory experiments, we further optimized the reaction conditions and scaled up the process. After 2 hours of spraying, the ammonia concentration increased to 270.2 ± 25.1 μM. In addition, we present a portable device designed for onsite ammonia production which consistently produces an ammonia concentration that is adequate for some agricultural irrigation purposes.

0500化学一般
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