Chinese onderzoekers hebben een katalysator gemaakt die afvalwater omzet in ureum, de belangrijkste bouwsteen van kunstmest, terwijl de productiesnelheid verdrievoudigd wordt vergeleken met bestaande methoden. De doorbraak, gerapporteerd door een team van het Dalian Institute of Chemical Physics, zou de manier waarop een van de meest gebruikte chemicaliën ter wereld wordt gemaakt, kunnen veranderen.
Een katalysator die werkt met vervuild water
De nieuwe katalysator is gemaakt van nikkel en molybdeen, twee relatief veelvoorkomende metalen. Hij werkt door een chemische reactie aan te drijven die stikstof uit afvalwater combineert met koolstofdioxide om ureum te vormen. In tegenstelling tot conventionele processen die zeer gezuiverd water en extreme hitte en druk vereisen, werkt deze katalysator onder mildere omstandigheden en verdraagt hij de onzuiverheden in industrieel afvalwater. Het team meldde dat de katalysator een ureumproductie bereikte die drie keer hoger lag dan eerdere beste pogingen.
Waarom lokale gemeenschappen en boeren moeten opletten
Ureum is een stikstofrijke verbinding die wordt gebruikt in ongeveer de helft van de wereldwijde kunstmest. Huidige productiemethoden zijn afhankelijk van het Haber-Bosch-proces, dat veel energie verbruikt en aanzienlijke broeikasgassen uitstoot. De nieuwe aanpak, getest in laboratoria in Dalian, China, biedt een manier om ureum te produceren uit afvalstromen in plaats van uit aardgas. Voor lokale gemeenschappen in de buurt van industriële installaties kan dit minder vervuiling en een goedkopere bron van kunstmest betekenen. Boeren, die te maken hebben met stijgende kosten voor landbouwinputs, kunnen profiteren van een duurzamere toeleveringsketen.
Wat het onderzoek daadwerkelijk aantoonde
De wetenschappers bouwden een reactor die afvalwater met nitraat- en nitrietverbindingen, veelvoorkomende verontreinigingen uit fabrieken en boerderijen, over de nikkel-molybdeenkatalysator leidde. Vervolgens voegden ze koolstofdioxide toe en brachten ze een elektrische stroom aan. De katalysator zette de stikstofverbindingen met hoge efficiëntie selectief om in ureum. Het proces draaide continu meer dan 100 uur zonder prestatieverlies, wat suggereert dat het opgeschaald kan worden voor industrieel gebruik. De bevindingen werden gepubliceerd in een peer-reviewed tijdschrift.
Dit werk bevindt zich nog in de laboratoriumfase. Het opschalen naar commercieel niveau vereist verdere techniek en testen. Maar de kernontdekking, een katalysator die de ureumproductie verdrievoudigt terwijl het vuil water als grondstof gebruikt, wijst op een toekomst waarin afval een hulpbron wordt in plaats van een probleem.
