Prace nad tańszą syntezą amoniaku

Prace nad tańszą syntezą amoniaku

Naukowcy z Instytu Maxa Plancka w Niemczech pracują na tańszą i bardziej przyjazną syntezą amoniaku, który jest głównym surowcem do produkcji nawozów sztucznych. Badanie te mogą się przyczynić do obniżenia cen nawozów, a tym samym cen żywności.

Amoniak na całym świecie otrzymuje się w syntezie Habera-Boscha, która została opracowana na początku 20 wieku. Synteza ta prowadzona jest przy udziale katalizatora na bazie żelaza w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury, co wymaga wysokich nakładów energii. Ze względu na olbrzymie znaczenie tej syntezy wielu naukowców pracuje nad jej udoskonaleniem i obniżeniem kosztów jej prowadzenia. Jednymi z nich są naukowcy z zespołu Patricka Hollanda z Instytutu Maxa Plancka w Niemczech, którzy we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Rochester są coraz bliżej syntezy amoniaku w łagodnych warunkach stosując rozpuszczalny katalizator na bazie żelaza.

Proces Habera-Boscha standardowo prowadzony jest poprzez ogrzewanie promowanego potasem katalizatora żelazowe w obecności którego zachodzi reakcja mieszaniny wodoru i azotu, z której powstaje amoniak. Zespół Hollanda pracuje nad zastosowaniem nowych katalizatorów w syntezie amoniaku, opartych na rozpuszczalnych związkach żelaza, dzięki którym proces mógłby być prowadzony w temperaturze pokojowej. Inni naukowcy od lat pracują w podobnym kierunku, jednak wydajność procesu jest zbyt niska, aby zastosować w go w skali przemysłowej. Jednak badania Hollanda wydają się być bardziej obiecujące – dotychczas udało się opracować nowy materiał na bazie kompleksu żelaza, który reaguje z azotem w obecności potasu tworząc dwa azotki Fe3N2 które stanowią rdzeń związku. Następnie związek ten reaguje wodorem produkując spore ilości amoniaku.

Opracowana synteza wymaga dopracowania, przede wszystkim osiągnięcia warunków temperatury pokojowej i normalnego ciśnienia, dodatkowo w trakcie reakcji zużywane jest żelazo, co prowadzi do wniosku, że nie jest to do końca katalizator. Zwykle w reakcjach chemicznych zużycie katalizatora jest na bardzo niskim poziomie. W związku z tym naukowcy pracują nad ulepszeniem opracowanego materiału, w kierunku stworzenia z niego prawdziwego katalizatora.

(pj)