روند مکانیکوشیمیایی می تواند به میزان قابل توجهی از انرژی مورد نیاز برای تولید آمونیاک ، یکی از مهمترین مواد اولیه شیمیایی جهان را کاهش دهد. این واکنش در فشار جوی و 45 درجه سانتیگراد آمونیاک تولید می کند – به طور قابل توجهی پایین تر از فشار بالا و صدها درجه مورد نیاز برای فرآیند هابر-بوش.

آمونیاک ماده اصلی کودها است. تولید آن با توجه به روند چندین قرن هابر-بوش ، حدود 2٪ از مصرف جهانی را بر عهده دارد. دلیل اصلی این امر شرایط شدید لازم برای ایجاد واکنش با دمای نزدیک به 500 درجه سانتیگراد و فشار 200 بار است.

اکنون یک تیم تحقیقاتی بین المللی راهی برای تولید آمونیاک ایجاد کرده است که در شرایط بسیار ملایم تری کار می کند. وی توضیح می دهد: “ما نشان می دهیم كه آمونیاك می تواند در دمای 45 درجه سانتیگراد و یك بار با استفاده از یك روش شیمیایی مكانیكی با استفاده از كاتالیزور مبتنی بر آهن ، سنتز شود.” یونگ-بیوم بائک، مهندس شیمی مستقر در انستیتوی ملی علم و فناوری در اولسان کره جنوبی که به هدایت پروژه کمک کرد. “با این فرآیند ، غلظت نهایی آمونیاک به 82.5 درصد درصد رسید که بالاتر از سنتز آمونیاک مدرن در دما و فشار بالا است.”

دو مرحله اساسی برای روند جدید وجود دارد. اول ، کاتالیزور پودر آهن به جذب و تفکیک مولکول های نیتروژن به نیتروژن اتمی کمک می کند. به دنبال آن هیدروژناسیون انجام می شود. این تیم توضیح می دهد که برخوردهای مکرر ذرات آهن باعث ایجاد نقص فعال می شود که باعث تجزیه نیتروژن می شود. این تأثیرات شدید در طی فرآیند سنگزنی توپی همچنین انرژی اضافی را برای کمک به آزادسازی گونه های هیدروژنه از سطح کاتالیزور فراهم می کند.

بائک می گوید: “در مقایسه با فرآیند سنتی Haber-Bosch ، روش ما برای تولید آمونیاک در مقیاس کوچک مناسب تر است.” “از آنجا که شرایط واکنش ملایم امکان پیکربندی ساده تأسیسات تولید را فراهم می کند ، روش ما در مقیاس بسیار زیادی به راکتورهای متمرکز نیاز ندارد.”

وی می گوید: “این كشفیات بسیار چشمگیر است.” استوارت جیمز، یک متخصص مکانیک شیمی از دانشگاه کوئینز در بلفاست ، انگلستان. “به دست آوردن این واکنش کلاسیک در دمای بالا با فشار زیاد در فشارهای پایین و دمای فله بسیار چشمگیر است.” با این حال ، او خاطرنشان می کند که گرچه دمای کلی پایین است ، دمای محلی در هنگام برخورد شدید می تواند بسیار بیشتر باشد بالا جیمز همچنین اشاره می کند که افزایش مقیاس فرآیندهای آسیاب همیشه آسان نیست. “همچنین جالب است که تکنیک هایی مانند اکستروژن پیچ را نیز بسنجید که مقیاس پذیرتر باشد.”

باک توضیح می دهد که این گروه اکنون امیدوار است حتی کاتالیزورهای کارآمدتر پیدا کند و دستگاهی را طراحی کند که امکان تولید مداوم آمونیاک را فراهم کند. وی توضیح می دهد: “روش فرز درایو الكترومغناطیسی می تواند مشكل را حل كند ، زیرا فرآیند شارژ / تخلیه گاز باید پس از توقف فرآیند فرز انجام شود.”