Vědci popsali pokrok v syntéze amoniaku za použití elektrické energie a nových materiálů

Studie, jejíž vznik podpořil projekt REFRESH, se zaměřuje na foto- a elektrokatalýzu i nové přístupy k využití odpadních dusíkatých sloučenin. Review porovnává přístupy k výrobě amoniaku, otevírá dveře k jeho ekologičtější výrobě a využití těchto technologií v oblasti čištění odpadních vod či bezuhlíkové energetiky.

Amoniak je zásadní chemikálií díky svému rozsáhlému využití v zemědělství a průmyslu. V poslední době je skloňován v souvislosti se skladováním, transportem a využitím energie. Amoniak ( NH3 ) funguje jako bezuhlíkatý nosič vodíku a energie  (na rozdíl od jeho uhlíkového souputníka – metanu – CH4) a na rozdíl od vodíku je jeho přeprava výrazně levnější. Výroba amoniaku je však energeticky velmi náročná a má negativní dopad na celosvětové emise oxidu uhličitého. Vědci proto hledají nové cesty, jak jej vyrábět šetrněji a efektivněji, aby se mohli jeho bezuhlíkaté vlastnosti v rámci skladování a transportu energie použít. Jako perspektivní se ukazuje elektrochemická redukce dusičnanu na amoniak s využitím nových materiálů coby katalyzátorů pro urychlení a zefektivnění reakce.

V článku Low-dimensional materials for ammonia synthesis výzkumníci v VŠB-TUO popsali, jak mohou materiály o tloušťce několika atomů – jako je například grafen či nanodrátky – hrát klíčovou roli v katalytických procesech, které snižují spotřebu energie a eliminují uhlíkové emise. Přehledová práce představuje rozsáhlou knihovnu nízkodimenzionálních materiálů a kategorizuje jejich katalytickou výkonnost.

„Naším cílem bylo poskytnout komplexní přehled o katalytických vlastnostech nízkodimenzionálních materiálů, které by mohly zvýšit efektivitu produkce amoniaku a podpořit syntézu produktů s přidanou hodnotou. Publikace potvrzuje pozici našeho výzkumného týmu mezi lídry v oblasti zelené chemie a nanomateriálů,“ uvedl vedoucí týmu Martin Pumera z Advanced Nanorobots and Multiscale Robotics Lab, který působí i v jedné z živých laboratoří projektu REFRESH.

Sledované nízkodimenzionální materiály mají unikátní vlastnosti, díky nimž umí účinně přeměnit dusík nebo dusičnany na amoniak pomocí světla, elektřiny nebo jejich kombinace. Takové přístupy mohou být ekologičtější a energeticky úspornější než současné průmyslové metody. Navíc tyto nové procesy mohou pomoci i při čištění vody od škodlivých látek, jako jsou dusičnany, a zároveň umožnit výrobu cenných chemikálií, například močoviny. Článek tak přináší ucelený přehled o tom, jak tyto nové materiály mohou přispět k udržitelnější chemii.

Text: Martina Šaradínová, PR manařerka REFRESH