Australija se u velikoj mjeri oslanja na uvezenu ureu kako bi zadovoljila potrebe svog poljoprivrednog sektora, uvozeći otprilike 3,8 miliona tona u 2024. U isto vrijeme, zemlja se suočava sa sve većim pritiskom da smanji industrijske emisije u više sektora. Istraživači sa Univerziteta u Novom Južnom Velsu nastoje da se pozabave oba izazova razvojem tehnologije koja pretvara otpadni ugljen-dioksid i azotne zagađivače u urea đubrivo, potencijalno stvarajući domaći izvor ovog esencijalnog poljoprivrednog inputa uz smanjenje uticaja na životnu sredinu.
Od laboratorijskog stola do industrijskih razmjera
Za razliku od tipičnih fundamentalnih istraživanja koja se završavaju u laboratorijskoj fazi, tim UNSW-a aktivno se bavi industrijskim-prevođenjem. Istraživači koriste elektrolizatore uree, uređaje koji se smatraju mjerilima za skalabilnu proizvodnju uree, kako bi testirali izvodljivost pretvaranja emisija u gnojivo u većem obimu. Da bi razumjeli kako se materijali ponašaju u stvarnim-svjetskim uslovima, tim je koristio naprednu karakterizaciju snopa elektrona- na Australijskom sinhrotronu. Ova tehnika im omogućava da posmatraju hemijske reakcije u realnom vremenu, generišući kritične podatke za buduću industrijsku implementaciju.
Dr. Daiyan, voditelj projekta, naglašava da su pažljivo projektovanje katalizatora i praćenje{1}}u realnom vremenu od suštinskog značaja za osiguranje selektivnosti i efikasnosti, posebno kada se prelazi iz kontroliranih laboratorijskih uvjeta u industrijsko okruženje.
Rješavanje ovisnosti o urei u Australiji
Uprkos tome što je veliki poljoprivredni izvoznik, Australija ne proizvodi dovoljno uree na domaćem terenu, ostavljajući ovaj sektor ranjivim na globalne tržišne fluktuacije. "Ova zavisnost je šteta, kao i strateška ranjivost", rekao je dr. Daiyan. Proizvodnjom čiste uree lokalno iz obnovljive električne energije i otpadnog ugljika, zemlja bi mogla smanjiti oslanjanje na uvoz i poboljšati otpornost lanca snabdijevanja. Pristup je također usklađen sa sve većom regulatornom kontrolom emisija, koja se sada proteže dalje od ugljičnog dioksida i uključuje druge zagađivače na bazi dušika-.
Istraživanje naglašava kako principi kružne kemije mogu integrirati tokove otpada iz cementara i poljoprivrednih ostataka u proizvodnju gnojiva, pretvarajući ekološke izazove u komercijalno vrijedne proizvode.
Pristup hvatanju i konverziji ugljika
Za razliku od tehnologija direktnog zahvatanja zraka, UNSW metoda se fokusira na korištenje neizbježnih emisija iz industrijskih i biogenih izvora. Rani laboratorijski testovi pokazuju obećavajuće rezultate u selektivnosti, sugerirajući da se CO₂ iz postojećih industrijskih operacija može efikasno transformirati u ureu. Projekat je još u razvoju, ali predstavlja praktičan put za pretvaranje zagađivača ugljika i dušika u materijale potrebne u poljoprivredi, hemikalijama i proizvodnji goriva.
Dr. Daiyan je predstavio ove nalaze na Konferenciji Ujedinjenih nacija o klimatskim promjenama, zalažući se za ulaganja u rješenja cirkularne ekonomije. "Ima dovoljno ugljičnog dioksida. Samo trebamo početi razmišljati i ulagati u kružnu ekonomiju", rekao je.
Vremenski okvir i industrijski izgledi
Skaliranje laboratorijskog procesa na industrijsku primjenu obično traje više od jedne decenije, ali tim UNSW-a ima za cilj da ubrza ovaj vremenski okvir. Dr. Daiyan procjenjuje da bi u roku od dvije do tri godine projekat mogao osigurati partnera u industriji za početak pilot-ispitanja. Uspjeh bi pokazao da industrije sa{4}}intenzivnim emisijama mogu generirati vrijednost iz svojih tokova otpada dok se istovremeno bave ekološkim ciljevima.
Konačno, ovo istraživanje ilustruje potencijal kružne hemije da preoblikuje industrijsku proizvodnju. Pretvaranjem otpadnog ugljenika i azota u đubrivo, Australija bi mogla da ojača domaće lance snabdevanja, smanji emisije i doprinese održivijem hemijskom sektoru. Kao što dr. Daiyan primjećuje, "Promišljeni katalizatorski inženjering uparen sa karakterizacijom-u realnom vremenu može pretvoriti probleme okoliša u prilike."
