Nhóm nghiên cứu tại Đại học Stanford và Đại học Dầu khí và Khoáng sản King Fahd ở Ả Rập Saudi đã chế tạo được mẫu thiết bị mới sản xuất amoniac từ không khí và năng lượng gió, cung cấp giải pháp thay thế bền vững cho ngành nông nghiệp và các ứng dụng năng lượng sạch, thay vì phải sử dụng các phương pháp phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí tạp chí Science Advances.

Thiết bị mới sử dụng năng lượng gió để chiết xuất nitơ từ không khí và chuyển đổi thành amoniac, thành phần quan trọng trong phân bón. Nếu được phát triển đầy đủ, phương pháp này có thể thay thế quy trình sản xuất amoniac truyền thống đã được sử dụng trong hơn một thế kỷ. Phương pháp thông thường kết hợp nitơ và hydro trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao, tiêu thụ 2% năng lượng của thế giới và gây ra 1% phát thải CO2 hàng năm do phụ thuộc vào khí đốt tự nhiên. Phương pháp mới cung cấp giải pháp thay thế sạch hơn và tiết kiệm năng lượng.

Quy trình mới tạo ra amoniac sạch và không tốn kém, đồng thời sử dụng không khí xung quanh để khai thác nitơ và hydro từ hơi nước. Bằng cách dẫn không khí qua lưới phủ chất xúc tác để thúc đẩy phản ứng cần thiết, các nhà nghiên cứu đã sản xuất amoniac với nồng độ đủ cao để làm phân bón thủy canh trong nhà kính. Không giống như các phương pháp truyền thống, kỹ thuật mới hoạt động ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển tiêu chuẩn, không cần phải kết nối nguồn điện bên ngoài vào lưới. Người nông dân có thể vận hành thiết bị di động tại chỗ, loại bỏ nhu cầu mua và vận chuyển phân bón từ nhà sản xuất. Xiaowei Song tại Đại học Stanford, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Phương pháp này giúp giảm đáng kể lượng khí thải carbon từ quá trình sản xuất amoniac".

Trong các thí nghiệm tại lab, nhóm nghiên cứu đã chứng minh kỹ thuật có nhiều tiềm năng hơn bằng cách tái chế nước thông qua hệ thống phun, đạt được nồng độ amoniac đủ để bón cho cây trồng trong nhà kính chỉ sau hai giờ. Bằng cách kết hợp bộ lọc làm từ vật liệu đá vi xốp, phương pháp mới có thể sản xuất đủ amoniac cho các ứng dụng phạm vi rộng trong nông nghiệp.

Theo Chanbasha Basheer, đồng tác giả nghiên cứu tại Đại học Dầu khí và Khoáng sản King Fahd, thiết bị này sẽ mất hai đến ba năm nữa mới có thể được tung ra thị trường. Trong thời gian chờ đợi, các nhà nghiên cứu dự kiến sử dụng các hệ thống lưới ngày càng lớn để sản xuất nhiều amoniac hơn. Amoniac không chỉ được sử dụng làm phân bón, mà còn có thể lưu trữ và vận chuyển năng lượng tái tạo hiệu quả hơn khí hydro do mật độ năng lượng cao.

Nguồn: NASATI