Африканские фермеры, которые могут производить собственные удобрения только из воздуха. Бхаскар С. Патил приближает эту перспективу с помощью революционного реактора, превращающего азот из атмосферы в NOx, сырье для удобрений. Теоретически его метод в пять раз эффективнее существующих процессов, что позволяет фермам иметь небольшую установку без больших инвестиций. Он получает докторскую степень 10 мая в Эйндховенском технологическом университете (TU/e).
Производство одного из ключевых сырьевых материалов для удобрений, аммиака (NH3) или оксида азота (NO x), является очень энергоемким процессом, на который приходится около 2% всех глобальных выбросов CO2. Однако снижение энергопотребления за счет текущих производственных процессов уже вряд ли возможно, так как теоретически минимально допустимое энергопотребление уже более или менее достигнуто.
Два типа реактора
Поэтому индийский кандидат наук Патил искал альтернативные методы производства аммиака и оксидов азота для своего докторского исследования, построив два типа реактора: реактор с скользящей дугой (GA) и реактор с диэлектрическим барьерным разрядом (DBD). В его экспериментах реактор GA, в частности, оказался наиболее подходящим для производства оксидов азота. В этом реакторе под атмосферным давлением плазменный фронт (этакая мини-молния) скользит между двумя расходящимися металлическими поверхностями, начиная с небольшого отверстия (2 мм) и заканчивая шириной 5 сантиметров. Это расширение заставляет плазму охлаждаться до комнатной температуры. Во время траектории «молнии» молекулы азота (N2) и кислорода (O2) реагируют в непосредственной близости от молнии. фронтом к оксидам азота (NO и NO2).
Африка
Патил оптимизировал этот реактор и при объеме 6 литров в минуту сумел достичь уровня энергопотребления 2,8 МДж/моль, что является значительным улучшением по сравнению с коммерчески разработанными методами, которые используют приблизительно 0,5 МДж/моль. Однако, поскольку теоретический минимум реактора Патила намного ниже (0,1 МДж/моль), в долгосрочной перспективе этот плазменный метод может стать энергоэффективной альтернативой нынешнему энергоемкому производству аммиака и нитратов. Дополнительным преимуществом является то, что метод Патила не требует дополнительного сырья, а производство может производиться в небольших масштабах с использованием возобновляемых источников энергии, что делает его метод идеально подходящим для применения в отдаленных районах, не имеющих доступа к электрическим сетям, например, в некоторых частях Африки. пример.
Стимулирование роста растений
Немецкая компания Evonik Industries, которая участвовала в этом исследовательском проекте, сейчас работает над дальнейшим развитием реактора. Кроме того, еще один аспирант TU/e приступил к внедрению этой технологии в конкретные бизнес-кейсы. Помимо использования на удаленных фермах, этот метод также можно использовать для стимуляции роста растений в теплицах и для хранения устойчивой энергии в жидком топливе.
Докторское исследование Патила финансировалось консорциумом EU MAPSYN.