Междисциплинарная группа под руководством ученых Университета штата Висконсин-Мэдисон разработала новую технику, которая может помочь фермерам извлекать полезные питательные вещества, такие как аммиак и калий, из навоза домашнего скота, чтобы производить удобрения и другие полезные химические продукты.
Портал AgroXXI.ru ознакомился с релизом Университета штата Висконсин-Мэдисон, где автор Уилл Кушман рассказывает о новом способе переработки навоза: «Хотя эту стратегию все еще необходимо расширить за пределы стадии проверки концепции, предварительный анализ группы показывает, что технология может принести значительные выгоды за счет сокращения загрязнения воды и воздуха и одновременного создания продуктов, которые фермеры могли бы использовать или продавать.
Резкий запах навоза объясняется тем, что он содержит аммиак, одно из более чем 300 соединений, обусловливающих его запах. Едкий газ не только является вредным загрязнителем воздуха, но и может превратиться в парниковый газ - закись азота - и загрязняющий воду нитрат.
Аммиак также является основой многих азотных удобрений. Промышленный метод производства аммиака для азотных удобрений, процесс Габера-Боша, потребляет много энергии и способствует ежегодному выбросу в атмосферу парниковых газов.
Хотя навоз сам по себе пригоден в качестве удобрения, это может быть дорогостоящим, сложным с точки зрения логистики и иметь экологические недостатки. Поэтому исследователи по всему миру ищут стратегии эффективного извлечения аммиака из навоза, создавая более концентрированные и ценные удобрения, экологичные и доступные для транспортировки.
Среди этих стратегий химические процессы, приводимые в движение электричеством, хотя и перспективны, благодаря растущему производству солнечной и ветровой энергии, все еще не практичны, главным образом потому, что они потребляют много энергии и недостаточно эффективны при удалении растворенного аммиака (в форме ионов аммония) из навоза.
Новый метод, опубликованные учеными в статье в жунрале Nature Sustainability, основан на специально разработанном электроде, подобного тем, что используются в батареях, который воздействует на ионы аммония.
Технология предполагает использование электрода на основе никеля, который помещается непосредственно в сточные воды, содержащие навоз. Поскольку органические вещества в навозе естественным образом окисляются под действием электрода, аммоний, а также ионы калия из сточных вод выборочно улавливаются электродом.
Электрод, насыщенный питательными веществами, затем помещается в устройство, которое использует электричество для высвобождения восстановленных ионов аммония и калия для производства азотных, калийных удобрений и побочных продуктов, например, водородного топлива или перекиси водорода, применяемой для дезинфекции.
«Нам повезло, потому что большую часть работы за нас делает природа. В навозе есть все необходимое. Когда материал батареи попадает внутрь, аммиак высасывается во время окисления органических веществ», — говорит Сун Цзинь, профессор химии Университета Вашингтона в Мэдисоне, который руководил работой вместе с докторантом Руй Ваном и профессором гражданского и экологического строительства Моханом Цином.
Пробные запуски позволили восстановить более половины аммиака за первый проход, а после двух циклов восстановление составило около 85%.
Возможность совместного производства удобрений и других химических продуктов является выигрышной стратегией, считают авторы. Экологический анализ, проведенный Ребеккой Ларсон, профессором Института экологических исследований Нельсона, показывает, что молочная ферма на 1000 голов может сократить выбросы аммиака более чем на 50 % за счет развертывания системы, а также значительно сократить количество нитратов, попадающих в близлежащие воды».
(Источник: University of Wisconsin-Madison. Автор: Уилл Кушман. Автор изображения: Анна Медведева, AgroXXI.ru).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.