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澳大利亚悉尼新南威尔士大学 (UNSW) 的研究人员取得了突破性进展，发明了一种“人造叶子”，可以利用阳光将硝酸盐废水转化为硝酸铵。这种创新方法有可能彻底改变肥料生产，消除通常与该过程相关的温室气体排放。
氨是生产肥料必不可少的原料，但传统方法需要高温、高压和来自化石燃料的氢气。这一传统工艺导致全球温室气体排放量约占 5%。然而，新南威尔士大学工程师开发的新技术提供了一种更环保的替代方案。
在 Scientia 教授 Rose Amal 和教授 Xiaojing Hao 的带领下，研究团队将一块标准硅太阳能电池板改造成一种模拟自然光合作用过程的设备。就像树叶利用阳光产生能量一样，这片人造叶子也利用阳光将硝酸盐废水转化为硝酸铵。这一过程的关键是太阳能电池板上一层纳米结构的铜和氢氧化钴薄层，它起着催化剂的作用。
该团队通过在 UNSW 的 Tyree Energy Technologies 大楼屋顶安装一个 40 平方厘米的人造叶子系统，展示了这一被称为光电催化 (PEC) 的过程的有效性。该系统产生的铵离子足以为大约 1.49 平方米的农田施肥。研究人员目前正致力于扩大该系统的规模，以生产更多的氨，为农业施肥提供可持续和分散的解决方案。
“我们将新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院的专业知识与我们在化学工程方面的知识结合起来，将硝酸盐废物转化为有价值的氨，”这项研究的主要作者陈汉说。“我们的研究成果提供了一种清洁、高效且经济的方法，可以利用太阳能并重新利用化学废物来生产氨和其他有价值的产品。”
该技术不仅有望减少氨生产过程中的二氧化碳排放，而且还有望减少肥料运输过程中的二氧化碳排放。通过在农业地区现场生产氨，该系统可以分散生产过程并最大限度地减少环境影响。
研究人员希望，一旦硝酸盐废水转化为硝酸铵，处理后的水可用于灌溉，促进循环经济。然而，废水必须先经过处理以去除有机物和颗粒物，然后才能在系统中利用。
阿迈勒教授强调了与行业伙伴合作扩大设备规模并开发商业上可行的系统的重要性。她说：“实现我们 2030 年和 2040 年的排放目标，并最终在 2050 年实现净零排放，都取决于这样的创新。”
来源 :
Fertilizer Daily, 6/8/2024
INO Nature Malaysia
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