単一原子銀触媒が有毒廃棄物を有用な肥料に変換する

オーストラリアの科学者チームが不可能と思われたことを達成した。 銀原子1個分の助けを借りて汚染廃棄物を肥料に変換するこの研究結果は、同誌に掲載された。 応用触媒B：環境とエネルギーは持続可能な化学工学における画期的な出来事であり、世界最大の課題の 2 つに同時に解決策を提供します。 硝酸塩汚染と農業資源の不足.

研究者らが開発した新しい触媒は、 ニューサウスウェールズ大学（UNSW） 変換を可能にする 低濃度窒素廃棄物農業排水や鉱山廃水に含まれる アンモニウム硝酸塩は液体肥料の必須成分です。従来の生物学的処理システムでは、硝酸塩は商業価値のない窒素ガスに変換されることが多いのですが、この技術は 化合物を回収する y 経済サイクルに再統合する.

「私たちの研究は、炭素ベースの材料を原子レベルで設計し、極微量の銀原子を使用して廃棄硝酸塩を貴重なアンモニアに変換する方法を実証しています。」、説明する タン・ソン・ブイ博士この研究の主著者であり、ニューサウスウェールズ大学化学工学部のメンバーである。

触媒はネットワークを利用して 炭素と窒素 埋め込まれている 個々の銀原子硝酸塩をアンモニウムに変換する一連の化学反応を「演出」する役割を担っている。驚くべきことに、銀は 総材料の0,1%しかし、その戦略的な配置が鍵となります。銀が多すぎると水素が発生し、少なすぎると反応が完了しません。著者らが言うように、この「ゴルディロックス」平衡を見つけるには、前例のない亜原子レベルの制御が必要でした。

有害廃棄物から再生可能な資源へ

このイノベーションの影響は肥料生産だけにとどまりません。 ラーマン・ダイヤン博士炭素科学イノベーションセンターの主任研究員である彼は、この開発は、特に硝酸塩汚染に対する即時の解決策を提供すると述べている。 鉱業および農業事業.

鉱業では、硝酸塩ベースの爆薬は 巨大な尾鉱ダム 生態系に浸透する水溶性汚染物質を多く含んでいます。処理せずに放置すると、これらの化合物は二酸化炭素の290倍の強力な温室効果ガスである亜酸化窒素に変化する可能性がある。「新たな触媒だ」とダイヤンは説明した。 その変換をブロックする気候リスクを大幅に軽減し、水質を改善します。

このシステムは 汚染を防ぐ、 だけでなく 市場性のある製品を生み出す：アンモニア。これにより、 循環経済産業企業が 廃棄物を清掃しながら経済的価値を回復する。 "このプロセスには、有害な汚染物質を除去し、農業で使用できる肥料を生産するという二重の利点があります。「」とダイヤンは付け加えた。

La エマ・ラヴェル博士同センターの主任研究員でもある氏は、この触媒は 非常にスケーラブル製造には技術的な精度が要求されるにもかかわらず。私たちは、単一原子触媒が単なる実験科学ではなく、産業規模で実用的かつ再現可能なツールであることを実証しています。"、 彼は主張した。

新たな窒素経済に向けて

研究者たちは商業パートナーと協力して、 産業用アプリケーションの開発 実行する 技術経済モデル 世界的な導入の可能性を評価するためのものです。実際には、この技術は以下のような用途に応用できます。 下水処理場、鉱業、化学産業、農業施設 環境への影響を減らそうとしている人々。

このプロジェクトは、材料科学における成長傾向の一部である。 単原子触媒 超選択的かつ持続可能な化学プロセスのための技術革新。原子レベルで物質を操作するこれらの進歩は、グリーンエンジニアリングの限界を再定義し、 これまで非効率的または不可能と考えられていた反応.

この発見は経済的な影響に加えて、 広範囲にわたる環境への影響窒素管理は地球の持続可能性にとって重要な分野の一つです。工業用肥料の過剰生産と農業排水による汚染が、 水生生態系の不均衡 と 温室効果ガス排出量この新しい方法は、 さらに窒素を抽出したり合成したりするのではなく、既存の窒素をリサイクルします。.

UNSWの画期的な成果は、本質的には、精密工学が地球規模の問題に応用される力を証明するものである。ほとんどの顕微鏡でも見えない単一の原子が、 欠けている部分 窒素循環を完結し、 真に持続可能な産業モデル.