ابتكار أسترالي يُعيد تشكيل صناعة الأمونيا ويقربها من الأهداف المناخية
إنتاج الأمونيا يمثل تحديًا كبيرًا أمام تحقيق الأهداف المناخية العالمية المرتبطة بالقضاء على الانبعاثات الكربونية. فالأمونيا، التي تُستخدم في صناعة الأسمدة النيتروجينية، تُعد عنصرًا أساسيًا لتأمين الغذاء للعالم، حيث قد يؤدي غيابها إلى معاناة أكثر من نصف سكان العالم من الجوع، وفقًا لتقديرات مجلة Nature.
الأمونيا مركب كيميائي يتألف من الهيدروجين والنيتروجين. وبينما يتوفر النيتروجين بكثرة في الغلاف الجوي، يُستخرج الهيدروجين بشكل أساسي من الوقود الأحفوري، ما يسبب انبعاثات كربونية كثيفة.
كما أن إنتاج الأمونيا يتطلب درجات حرارة عالية تصل إلى 500 درجة مئوية، ما يعتمد بشدة على احتراق الوقود الأحفوري، مما يضاعف التأثير البيئي السلبي لهذه الصناعة.
و تمكن علماء من جامعة نيو ساوث ويلز في أستراليا من تطوير تقنية جديدة تعتمد على التحفيز الكهروضوئي لإنتاج الأمونيا بطريقة مستدامة.
و تستغل هذه التقنية ضوء الشمس لتوليد تيار كهربائي يحفز تفاعلًا كيميائيًا داخل مياه الصرف الصحي، حيث يتم استخراج الأمونيا من مادة النترات الموجودة في المياه.
يقوم التفاعل على سطح لوح شمسي تقليدي مغطى بطبقة نانوية من هيدروكسيد النحاس والكوبالت، ما يُحول المياه إلى مصدر لإنتاج الأمونيا.
و أوضحت روز أمل، المهندسة الكيميائية في الجامعة، أن الفريق اعتمد على خبرة المتخصصين في الخلايا الشمسية لتطوير هذه التقنية، مع الاستفادة من وفرة مياه الصرف الصحي الغنية بالنترات. جاءت الفكرة كحل مبتكر لإعادة تدوير النفايات وتقليل الانبعاثات الكربونية المرتبطة بصناعة الأمونيا.
في تجربة عملية، نجح الفريق في إنتاج كمية من الأمونيوم تكفي لتخصيب مساحة صغيرة من الأرض الزراعية باستخدام لوح كهروضوئي بمساحة 40 سنتيمترًا مربعًا، مثبت على سطح أحد مباني الجامعة.
و رغم النجاح الأولي، لا تزال زيادة الطاقة الإنتاجية للتقنية الجديدة عقبة أمام تطبيقها على نطاق تجاري. مع ذلك، يُعد هذا الابتكار خطوة واعدة نحو إنتاج أسمدة خالية من الكربون، وهو أمر بالغ الأهمية في ظل التوقعات بارتفاع الطلب العالمي على الأمونيا من 132 مليون طن حاليًا إلى 165 مليون طن سنويًا بحلول عام 2050، نتيجة للنمو السكاني وتغير الأنماط الغذائية.
يتطلب تحقيق التوازن بين تلبية الطلب المتزايد على الأمونيا وخفض الانبعاثات الكربونية تبني تقنيات مثل ألواح الأمونيا الشمسية على نطاق واسع، ما قد يُحدث تحولًا جذريًا في صناعة الأسمدة الزراعية ويُقرب العالم من أهدافه المناخية.
