Создан катализатор, превращающий стоки в азотные удобрения

МОСКВА, 19 августа. /ТАСС/. Бразильские и американские химики создали электрокатализатор, способный преобразовать канализационные стоки в азотные удобрения при помощи солнечной электроэнергии и тепла. Производство 1 кг азотных удобрений при помощи этого подхода будет приносить $2-4 прибыли, сообщила пресс-служба американского Стэнфордского университета.

"Наш проект посвящен превращению проблемных отходов в источник полезных ресурсов. Наша система позволяет извлекать нутриенты из канализационных стоков, которые обычно просто сбрасываются в окружающую среду и вызывают проблемы, и использовать их для производства азотных удобрений без использования внешних источников электричества", - пояснил доцент Стэнфордского университета (США) Уильям Тарпе, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечают ученые, подавляющее большинство азотных удобрений сейчас производится из аммиака, для добычи которого уже много десятилетий используется реакция, открытая немецкими химиками Фрицем Габером и Карлом Бошем в начале XX века. Для ее осуществления необходимо нагреть смесь из азота и водорода до очень высоких температур, на что расходуется огромное количество энергии. По этой причине индустрия по производству удобрений пока остается одним из главных источников выбросов СО2 в атмосферу.

Для решения этой проблемы химики из Бразилии и США создали электрокатализатор на базе катионной и газообменной мембраны, способный с очень высоким уровнем эффективности заставлять ионы аммония (NH4), присутствующие в отходах жизнедеятельности и в сточных водах в больших количествах, превращаться в молекулы аммиака. Данный газ, в свою очередь, вступает в реакции с серной кислотой, что ведет к образованию сульфата аммония, популярной формы азотных удобрений.

В качестве источника энергии для этого катализатора используется обычная солнечная батарея, которая одновременно снабжает энергией электроды из стали, а также иридия, титана и таллия, соединенные с каждой из сторон катионной мембраны, и прогревает обрабатываемые сточные воды для ускорения реакций с участием ионов аммония и молекул аммиака. Ученые подобрали оптимальное напряжение и температурный режим работы этой установки, что позволило им повысить ее КПД на 59% и увеличить выход аммиака на 22%.

Проведенные учеными опыты на реальных образцах отходов показали, что данная установка способна работать без внешнего источника питания на протяжении очень долгого времени и производить удобрения с коммерческой выгодой даже при работе в умеренных широтах. Если же установить подобную систему на территории жарких стран Африки, то производство каждого килограмма сульфата аммония будет приносить по $4 прибыли с учетом местных цен на удобрения, что делает подобные системы особенно привлекательными для предпринимателей, подытожили химики.