Air yang tercemar sebagai sumber pupuk

Phebe van Langevelde, kandidat PhD dan Marc Koper, Institut Kimia Leiden Joule pada tanggal 26 Januari 2021. Bersama dengan seorang kolega Jerman, mereka melakukan studi bibliografi tentang kemungkinan tersebut.

Dua burung, satu batu

Nitrat merupakan polutan yang bersumber dari lalu lintas, industri dan pertanian. Ini adalah senyawa nitrogen: NO3-. Ahli teknologi lingkungan sedang mencari metode untuk mengubahnya menjadi gas nitrogen, N2, tetapi itu sulit. Amonia, senyawa nitrogen NH3, merupakan bahan baku penting dalam kimia, misalnya untuk menghasilkan pupuk. Itu terbuat dari gas nitrogen, tetapi proses ini berlangsung pada tekanan dan suhu tinggi dan karenanya membutuhkan penggunaan bahan bakar fosil.

Salah satu solusi untuk kedua masalah tersebut adalah menggabungkan proses ini dan mengubah nitrat langsung menjadi amonia, menurut Phebe van Langevelde. Dengan rekan-rekannya, dia mengevaluasi opsi. “Gambaran total ini baru,” katanya.

Bakteri versus elektrokimia

Metode saat ini untuk mengubah nitrat menjadi gas nitrogen menggunakan bakteri. Elektrokimia bisa menjadi alternatif yang lebih murah dan lebih kuat. Bahan awal dilarutkan dalam cairan di mana dua elektroda yang dilapisi dengan katalis ditempatkan. Ketika tegangan diberikan ke elektroda, reaksi kimia terjadi di permukaannya, tergantung pada katalis yang diterapkan. “Hingga saat ini, belum memungkinkan untuk mengubah nitrat menjadi gas nitrogen murni dengan cara ini. Terlalu banyak produk lain yang terbentuk, “jelas Van Langevelde.” Jauh lebih mudah untuk mengubah nitrat menjadi amonia, di mana katalis yang sesuai telah dirancang dalam beberapa tahun terakhir, berdasarkan bahan baru. “

Berkelanjutan dan aman

Ini mungkin tidak hanya menjadi cara yang lebih baik untuk menghilangkan nitrat dari air yang terkontaminasi, tetapi juga alternatif yang ramah lingkungan untuk menghasilkan amonia. Proses saat ini yang mengkonsumsi energi berdasarkan gas nitrogen adalah proses Haber-Bosch, teknologi matang yang telah diterapkan selama lebih dari satu abad. Akan sulit untuk menggantikannya. Tetapi pendekatan elektrokimia terhadap nitrat bisa lebih murah daripada metode Haber-Bosch. Prosesnya berlangsung pada suhu kamar dan digerakkan oleh listrik, yang dapat dihasilkan secara berkelanjutan. Ini juga berskala kecil dan dapat diterapkan secara lokal. “Oleh karena itu, tidak perlu menyimpan produk dalam jumlah besar, dengan risiko keamanan yang terkait,” kata Van Langevelde. “Ledakan di Beirut, misalnya, melibatkan penyimpanan pupuk dalam jumlah besar.”

Penelitian tambahan

Sebelum konversi elektrokimia nitrat menjadi amonia dapat diterapkan dalam praktiknya, penelitian mendasar tambahan masih diperlukan, misalnya, penelitian tentang katalis yang sesuai dan pembentukan produk sampingan. Dan pertanyaannya tetap: aliran air limbah mana yang cocok? Aliran limbah dari pembangkit listrik tenaga nuklir dan industri adalah kemungkinan, tetapi mereka mengandung zat lain yang dapat mengganggu proses tersebut. “Dan jumlah nitrat dari air bawah tanah yang terkontaminasi terlalu kecil untuk aplikasi ini. Oleh karena itu, diperlukan langkah tambahan untuk memekatkan nitrat. Jadi masih ada beberapa hambatan yang harus diatasi, tetapi pendekatannya terlihat menjanjikan. Ini dapat berkontribusi pada pemulihan siklus nitrogen global. “

Referensi: “Pengurangan nitrat elektrokatalitik untuk produksi amonia yang berkelanjutan” oleh Phebe H. van Langevelde, Ioannis Katsounaros, Marc TM Koper, 26 Januari 2021, Joule.
DOI: 10.1016 / j.joule.2020.12.025

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.