Austraalia toetub oma põllumajandussektori vajaduste rahuldamiseks suuresti imporditud karbamiidile, importides 2024. aastal ligikaudu 3,8 miljonit tonni. Samal ajal seisab riik silmitsi kasvava survega vähendada tööstusheidet mitmes sektoris. Uus-Lõuna-Walesi ülikooli teadlased püüavad mõlemat probleemi lahendada, töötades välja tehnoloogia, mis muudab süsinikdioksiidi ja lämmastiku saasteained karbamiidväetiseks, luues potentsiaalselt selle olulise põllumajandussisendi kodumaise allika, vähendades samal ajal keskkonnamõju.
Laboripingist tööstuslikule tasemele
Erinevalt tüüpilistest fundamentaaluuringutest, mis lõppevad laboratoorses etapis, tegeleb UNSW meeskond aktiivselt tööstusliku{0}}mastaabiga tõlkimisega. Teadlased kasutavad karbamiidi elektrolüüsiseadmeid, seadmeid, mida peetakse skaleeritava uurea tootmise võrdlusalusteks, et testida heitkoguste suuremas mahus väetiseks muutmise teostatavust. Et mõista, kuidas materjalid reaalsetes-tingimustes käituvad, kasutas meeskond Austraalia sünkrotronis täiustatud elektron-kiirte iseloomustamist. See tehnika võimaldab neil jälgida keemilisi reaktsioone reaalajas, genereerides kriitilisi andmeid tulevase tööstusliku rakendamise jaoks.
Projekti juht dr. Daiyan rõhutab, et katalüsaatorite hoolikas projekteerimine ja reaalajas jälgimine on selektiivsuse ja tõhususe tagamiseks hädavajalikud, eriti kontrollitud laboritingimustest tööstuskeskkondadesse jõudmisel.
Austraalia uureasõltuvuse käsitlemine
Vaatamata sellele, et Austraalia on suur põllumajanduse eksportija, ei tooda Austraalia riigis piisavalt karbamiidi, mistõttu on sektor maailmaturu kõikumiste suhtes haavatav. "Sellest sõltuvusest on kahju ja see on ka strateegiline haavatavus," ütles dr Daiyan. Taastuvelektrist ja süsinikujäätmetest kohapeal puhast karbamiidi tootmisel saaks riik vähendada sõltuvust impordist ja parandada tarneahela vastupidavust. Lähenemisviis on kooskõlas ka suureneva regulatiivse kontrolliga heitkoguste üle, mis laieneb nüüd kaugemale süsinikdioksiidist, hõlmates ka muid lämmastikupõhiseid{4}}saasteaineid.
Uuring toob esile, kuidas ringkeemia põhimõtted võivad integreerida tsemenditehaste jäätmevood ja põllumajandusjäägid väetiste tootmisesse, muutes keskkonnaprobleemid kaubanduslikult väärtuslikeks toodeteks.
Süsinikdioksiidi kogumise ja muundamise lähenemisviis
Erinevalt otsese õhu püüdmise tehnoloogiatest keskendub UNSW meetod tööstuslike ja biogeensete allikate vältimatute heitkoguste kasutamisele. Varased laboratoorsed testid näitavad selektiivsuse osas paljulubavaid tulemusi, mis viitab sellele, et olemasolevate tööstuslike operatsioonide CO₂ saab tõhusalt muundada karbamiidiks. Projekt on veel väljatöötamisel, kuid see on praktiline viis süsiniku ja lämmastiku saasteainete muundamiseks põllumajanduses, kemikaalide ja kütuse tootmiseks vajalikeks materjalideks.
Dr Daiyan tutvustas neid järeldusi ÜRO kliimamuutuste konverentsil, propageerides investeeringuid ringmajanduse lahendustesse. "Süsinikdioksiidi on ümberringi piisavalt. Peame lihtsalt hakkama mõtlema ja investeerima ringmajandusse," ütles ta.
Ajaskaala ja tööstuse väljavaated
Laboratoorse protsessi skaleerimine tööstuslikuks rakenduseks võtab tavaliselt üle kümne aasta, kuid UNSW meeskonna eesmärk on seda ajakava kiirendada. Dr. Daiyani hinnangul võib projekt kahe-kolme aasta jooksul tagada, et tööstuspartner alustaks piloot-mastaabis katseid. Edu näitaks, et emissioonimahukad{4}tööstused saavad oma jäätmevoogudest väärtust luua, täites samal ajal keskkonnaeesmärke.
Lõppkokkuvõttes illustreerib see uurimus ringikujulise keemia potentsiaali tööstusliku tootmise ümberkujundamiseks. Jäätmete süsiniku ja lämmastiku väetiseks muutmisega võiks Austraalia tugevdada kodumaiseid tarneahelaid, vähendada heitkoguseid ja aidata kaasa jätkusuutlikumale keemiasektorile. Nagu dr Daiyan märgib: "Katalüsaatorite läbimõeldud projekteerimine koos reaalajas iseloomustamisega- võib muuta keskkonnaprobleemid võimalusteks."
