Австралия разчита в голяма степен на внесена урея, за да посрещне нуждите на своя селскостопански сектор, внасяйки приблизително 3,8 милиона тона през 2024 г. В същото време страната е изправена пред нарастващ натиск за намаляване на промишлените емисии в множество сектори. Изследователи от Университета на Нов Южен Уелс се стремят да се справят с двете предизвикателства чрез разработване на технология, която преобразува отпадъчния въглероден диоксид и азотни замърсители в уреен тор, потенциално създавайки домашен източник на този важен селскостопански продукт, като същевременно намалява въздействието върху околната среда.
От лабораторен стенд до индустриален мащаб
За разлика от типичните фундаментални изследвания, които завършват на лабораторния етап, екипът на UNSW активно преследва превод в-индустриален мащаб. Изследователите използват електролизатори на урея, устройства, считани за показатели за мащабируемо производство на урея, за да тестват осъществимостта на превръщането на емисиите в тор в по-голям мащаб. За да разбере как се държат материалите при реални-условия, екипът използва усъвършенствано характеризиране на-електронен лъч в австралийския синхротрон. Тази техника им позволява да наблюдават химични реакции в реално време, генерирайки критични данни за бъдещо индустриално внедряване.
Д-р Даян, ръководителят на проекта, подчертава, че внимателното проектиране на катализатора и-мониторингът в реално време са от съществено значение за осигуряване на селективност и ефективност, особено при мащабиране от контролирани лабораторни условия до индустриална среда.
Справяне със зависимостта на Австралия от урея
Въпреки че е основен износител на селскостопански продукти, Австралия не произвежда достатъчно урея на вътрешния пазар, оставяйки сектора уязвим на колебанията на световния пазар. „Тази зависимост е жалко, както и стратегическа уязвимост“, каза д-р Даян. Произвеждайки чиста урея на местно ниво от възобновяема електроенергия и отпадъчен въглерод, страната може да намали зависимостта от внос и да подобри устойчивостта на веригата за доставки. Подходът също така е в съответствие с нарастващия регулаторен контрол върху емисиите, който сега се простира отвъд въглеродния диоксид, за да включва други замърсители на основата на азот-.
Изследването подчертава как принципите на кръговата химия могат да интегрират потоците от отпадъци от циментовите заводи и селскостопанските остатъци в производството на торове, превръщайки екологичните предизвикателства в продукти с търговска стойност.
Подходът за улавяне и преобразуване на въглерод
За разлика от технологиите за директно улавяне на въздуха, методът UNSW се фокусира върху използването на неизбежни емисии от промишлени и биогенни източници. Ранните лабораторни тестове показват обещаващи резултати по отношение на селективността, което предполага, че CO₂ от съществуващите промишлени операции може ефективно да се трансформира в урея. Проектът все още е в процес на разработка, но представлява практичен път за превръщане на въглеродни и азотни замърсители в материали, необходими в селското стопанство, химикалите и производството на горива.
Д-р Даян представи тези констатации на Конференцията на ООН за изменението на климата, застъпвайки се за инвестиции в решения за кръгова икономика. „Има достатъчно въглероден диоксид наоколо. Просто трябва да започнем да мислим и да инвестираме в кръгова икономика“, каза той.
График и индустриална перспектива
Мащабирането на лабораторен процес до промишлено приложение обикновено отнема повече от десетилетие, но екипът на UNSW има за цел да ускори този график. Д-р Дайян изчислява, че в рамките на две до три години проектът може да осигури партньор в индустрията, който да започне пилотни -мащабни изпитания. Успехът би демонстрирал, че индустриите с-интензивни емисии могат да генерират стойност от потоците си отпадъци, като същевременно се насочат към екологичните цели.
В крайна сметка, това изследване илюстрира потенциала на кръговата химия да преформулира индустриалното производство. Чрез превръщането на отпадъчния въглерод и азот в тор, Австралия може да укрепи вътрешните вериги за доставки, да намали емисиите и да допринесе за по-устойчив химически сектор. Както отбелязва д-р Даян, „Внимателното инженерство на катализатора, съчетано с-охарактеризиране в реално време, може да превърне екологичните проблеми във възможности.“
