นักวิทย์ใช้พลังสายฟ้าผลิตแอมโมเนียจากอากาศ ลดการใช้พลังงานฟอสซิล

แอมโมเนียจากอากาศสะอาด ใช้ต้นทุนและพลังงานน้อยลง และยังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยลงด้วย 

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซิดนีย์ (University of Sydney) พัฒนาเทคโนโลยีการผลิตแอมโมเนียแบบใหม่จากอากาศโดยใช้พลังงานสายฟ้าจำลอง ลดการพึ่งพากระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมที่ต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในปริมาณมหาศาล

การผลิตแอมโมเนียถือเป็นหัวใจสำคัญของอุตสาหกรรมปุ๋ยและพลังงานสะอาด การใช้เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงช่วยลดต้นทุนและพลังงาน แต่ยังลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถือเป็นก้าวสำคัญในการสร้างอนาคตที่ยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การวิจัยครั้งนี้ประสบความสำเร็จในการพัฒนาวิธีการที่สามารถเปลี่ยนอากาศเป็นแอมโมเนียในรูปแบบก๊าซโดยใช้ไฟฟ้า ซึ่งได้รับการตีพิมพ์งานวิจัยในวารสาร AngewandteChemie ฉบับนานาชาติ โดยความต้องการแอมโมเนียของอุตสาหกรรมกำลังเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในการวิจัยครั้งนี้ นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการที่สามารถแปลงอากาศเป็นแอมโมเนียในรูปแบบก๊าซโดยใช้ไฟฟ้าได้สำเร็จ

วิธีการใหม่ในการสร้างแอมโมเนียนี้ทำได้โดยการควบคุมพลังของพลาสมา โดยการทำให้มีไฟฟ้าหรือกระตุ้นอากาศ คล้ายกับฟ้าผ่า เมื่อฟ้าผ่าจะดึงอิเล็กตรอนออกจากโมเลกุลของอากาศเพื่อสร้างช่องพลาสมาที่มีสภาพเป็นสื่อไฟฟ้าในอากาศ จากนั้นโมเลกุลไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ที่ถูกกระตุ้นแล้วจากการบำบัดด้วยพลาสมาจะถูกส่งไปยังอิเล็กโทรไลเซอร์ แบบเมมเบรนพิเศษ

ภายในอิเล็กโทรไลเซอร์นี้ มีตัวเร่งปฏิกิริยาพิเศษที่เรียกว่าอนุภาคนาโน Fe2O3 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยามีตำแหน่งการทำงานพิเศษที่เรียกว่าช่องว่างออกซิเจน ซึ่งมีลักษณะคล้ายช่องว่างบนพื้นผิว ซึ่งทำให้มีปฏิกิริยาสูงและเป็นจุดที่โมเลกุล NOx จะเกาะติด ตัวเร่งปฏิกิริยาจะช่วยลดพลังงานที่จำเป็น หรือการเติมไฮโดรเจนลงไปจำนวนมาก ทำให้การแปลงเป็นแอมโมเนียง่ายขึ้นและมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้ทองแดงเพียงอย่างเดียว ผลลัพธ์ คือ การผลิตแอมโมเนียในรูปก๊าซโดยตรง อีกทั้งยังสามารถแยกและเก็บรวบรวมได้ง่าย

วิธีใหม่นี้ไม่ต้องใช้พลังงานมากนัก ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลหรือวัตถุดิบราคาแพง อีกทั้งยังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่ามาก ซึ่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงปริมาณการผลิตและการใช้แอมโมเนียทั่วโลก

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: newatlas, sydney, australianmanufacturing, sciencedaily
ที่มาภาพ: sydney
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech