스탠포드 대학과 킹 파드 석유 및 광물 대학의 연구원들은 풍력 에너지를 사용하여 공기에서 직접 암모니아를 생산하는 획기적인 장치를 개발했습니다. 그들에 따르면, 전 세계 에너지의 상당 부분을 소비하고 이산화탄소 배출에 기여하는 Haber-Bosch 공정을 대체하는 것을 목표로 하는 이 신기술은 농업 관행에 혁명을 일으키고 환경에 미치는 영향을 억제할 수 있습니다.
합성 비료에 크게 의존하는 농업 부문은 UN 환경 프로그램에 따르면 온실가스 배출량의 약 1/3을 차지하는 온실가스의 주요 원인입니다.
스탠포드 자연과학부 Marguerite Blake Wilbur 교수인 Richard Zare의 지도 하에 개발된 이 혁신적인 장치는 실험실 밖에서도 그 효능이 입증되었습니다. "이 획기적인 발전을 통해 우리는 공기 중의 질소를 활용하고 암모니아를 지속 가능한 방식으로 생산할 수 있게 되었습니다. 이는 농업에 대한 분산형 및 친환경적 접근 방식을 향한 중요한 단계입니다."라고 Zare는 설명했습니다.
장치의 메커니즘은 습도, 풍속, 대기 구성과 같은 환경 조건에 최적화된 특수 촉매로 코팅된 메쉬를 통해 공기가 흡입되는 것과 관련됩니다. 산화철과 불소 및 황이 풍부한 산 중합체의 조합을 포함한 촉매는 실온 및 대기압에서 암모니아 생산을 촉진하므로 외부 에너지 투입이 필요하지 않습니다.
이번 연구의 주저자이자 스탠포드 화학과 연구원인 Xiaowei Song은 이 방법의 환경적 이점을 강조했습니다. "이 접근법은 암모니아 생산의 탄소 배출량을 크게 줄입니다"라고 Song은 말했습니다. 테스트 중에 이 장치는 미세 다공성 석재 필터와 물 재활용 메커니즘을 갖춘 시스템을 사용하여 단 2시간 만에 온실 식물 비옥화에 충분한 농도의 암모니아를 생산하는 능력을 보여주었습니다.
King Fahd University의 Chanbasha Basheer는 이 장치가 유망하긴 하지만 시장에 출시되기까지 약 2~3년의 추가 개발이 필요할 것이라고 말했습니다. 기술 확장 계획에는 암모니아 생산 능력을 향상시키기 위해 더 큰 메시 시스템을 사용하는 것이 포함됩니다.
비료 생산의 주요 용도 외에도 수소보다 에너지 밀도가 높은 화합물인 암모니아를 생성하는 장치의 기능은 재생 에너지 저장 및 운송에 잠재적인 응용 가능성을 제시합니다. 이는 특히 운송 및 발전과 같은 부문에 이익이 될 수 있습니다.
12월 13일 Science Advances에 게재된 이 연구는 미 공군 과학연구실과 King Fahd 석유광물대학교로부터 자금 지원을 받았습니다. 연구자들은 이 기술을 관개 시스템에 통합하여 현장에서 비료를 생산할 수 있게 하여 농업 관행을 크게 합리화할 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.
