סיקור מקיף

ייצור אמוניה מהחנקן שבאטמוספירה נעשה פשוט יותר בזכות זרז חדשני

חוקרים ניצלו את הידע שלהם בנוגע לננו-חומרים דו-ממדיים והצליחו לפתח שיטה 'ירוקה לסינתזה של אמוניה בקנה מידה קטן

מולקולת האמוניה - NH3. Image by <a href="https://pixabay.com/users/ColiN00B-346653/?utm_source=link-attribution&utm_medium=referral&utm_campaign=image&utm_content=1117246">Colin Behrens</a> from <a href="https://pixabay.com/?utm_source=link-attribution&utm_medium=referral&utm_campaign=image&utm_content=1117246">Pixabay</a>
מולקולת האמוניה – NH3. Image by Colin Behrens from Pixabay

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]
חוקרים מאוניברסיטת רייס (Rice) הצליחו לפתח שיטה אי-אורגנית לסינתזה של אמוניה, שיטה שהיא גם ידידותית לסביבה וגם מאפשרת ייצור של הכימיקל החשוב לפי דרישה ובתנאים מתונים.

החוקר הראשי, Jun Lou, ניצל את התכונות של גביש דו-מימדי שהוא מכיר היטב – מוליבדן דיסולפיד – והפך אותו לזרז על ידי גריעה של אטומי גופרית ממבנה הסריג של הגביש תוך החלפת המתכת מוליבדן לקובלט. החלפה זו אפשרה לחומר לחקות את התהליך האורגני שמשתמשים בו החיידקים בטבע על מנת להמיר חנקן אטמוספירי לאמוניה בתוככי אורגניזמים, לרבות בבני אדם, המשתמשים באמוניה לשם סיוע בתפקוד הכבד. התהליך האי-אורגני יאפשר ייצור אמוניה בכל מקום בו הוא נדרש בתעשייה בתור תוסף בקנה מידה קטן, כאשר אמוניה עצמה מיוצרת בתעשייה הכימית במיליוני טון בכל שנה באמצעות התהליך המוכר מסוג הבר-בוש (Haber-Bosch). המחקר פורסם זה מכבר בכתב העת המדעי Journal of the American Chemical Society. תהליך הבר-בוש מייצר כמות ניכרת של פחמן דו-חמצני וצורך אנרגיה רבה," אומר אחד מהחוקרים. "לעומת זאת, התהליך שלנו מנצל חשמל על מנת ליזום את פעילות הזרז. את החשמל הזה ניתן לקבל מתוך מקורות אנרגיה מתחדשים, כגון אור השמש או הרוח".

החומר המקורי (משמאל) המכיל מוליבדן, לעומת החומר החדש (מימין) המכיל קובלט.  [באדיבות החוקרים של אוניברסיטת רייס]
החומר המקורי (משמאל) המכיל מוליבדן, לעומת החומר החדש (מימין) המכיל קובלט. [באדיבות החוקרים של אוניברסיטת רייס]
החוקרים כבר ידעו כי מוליבדן דיסולפיד נקשר בחוזקה ובקלות לחנקן אטמוספירי (N2), מולקולה הנמצאת בטבע ומורכבת משני אטומי חנקן הקשורים בחוזקה ומהווה קרוב לשמונים אחוזים מאטמוספירת כדור הארץ. הדמיות ממוחשבות הראו כי החלפה של מספר אטומי מוליבדן חשופים על פני החומר באטומי קובלט תגרום להגברת היכולת של התרכובת לזרז את ההמרה של חנקן אטמוספירי לאמוניה. ניסויים מעשיים שנערכו במעבדה הוכיחו כי ההדמיות אכן מדויקות.

החוקרים השיגו דגימות של החומר הננומטרי על ידי הצמחת גבישי מוליבדן דיסולפיד פגומים על גבי סיבי פחמן תוך הוספה של קובלט (הגבישים הם למעשה מבנה דו-מימדי, אולם הם נראים כמישור של אטומי מוליבדן עם שכבות של אטומי גופרית מתחת ומעל למישור זה). כאשר מעבירים זרם דרך החומר הזה, התרכובת מצליחה לייצר יותר מעשרה גרמים של אמוניה בכל שעה תוך שימוש בקילוגרם אחד של הזרז.

"קנה המידה אינו בר-השוואה ואינו תחרותי יחסית לתהליכים תעשייתיים מוכרים היטב, אולם הוא יכול לשמש כחלופה במקרים מסוימים," מסביר החוקר הראשי. "התהליך שלנו יאפשר ייצור מקומי ומידי של אמוניה במקומות שבהם אין מפעלים מתאימים, ואפילו ביישומי חלל". החוקרים מסבירים כי אומנם במעבדה נעשה שימוש בחנקן ייעודי לשם כך, אולם ניתן להתאים את התהליך בקלות כך שיוכל לנצל את החנקן המצוי בשפע באוויר.
החוקרים סבורים שחומרי אילוח נוספים, מלבד קובלט, יאפשרו גם הם לזרז כימיקלים אחרים, נושא שלם למחקר עתידי בתחום זה. "סברנו שנקרתה בדרכנו הזדמנות פז לקחת משהו מוכר לנו מאוד ולנסות לחקות את מה שמבצע הטבע מזה מיליארדי שנים," החוקר מסביר. "אם נצליח לתכנן מגוב מתאים, התהליך שלנו יוכל לבצע את תפקידו החשוב ללא הפרעות וביעילות".

תקציר המאמר

הידיעה אודות המחקר

 

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

3 תגובות

  1. לאנונימי שהגיב למה שכתבתי כאן,
    אני מזמין אותך להיכנס לאתר שלי על ההתעללות בבעלי החיים פה למטה.
    אין לך מה להפסיד, מקסימום תלמד משהו חדש.
    אל תתנהג כמו טרול, אני בטוח שאתה בנאדם טוב ובעל פוטנציאל גבוה.
    כתבתי כאן גם את המייל שלי אם תרצה להמשיך לשוחח.

    קצת על איך אנחנו מתעללים בבעלי החיים באתר שלי
    https://eisaak123.wixsite.com/animals

    אלי איזק [email protected]
    מרצה מצטיין באוניברסיטה ומהנדס תוכנה בכיר עם תואר שני במדעי המחשב
    מורה פרטי ברמה אקדמית
    מורה פרטי אנדרואיד מורה פרטי אסמבלר מורה פרטי java
    מורה פרטי ++c מורה פרטי פייתון מורה פרטי #c
    מורה פרטי מדעי המחשב מורה פרטי ריאקט מורה פרטי javascript
    https://eisaak123.wixsite.com/privatelessons

  2. תגובה לאלי מייזק , כתבת שטויות במיץ הפרשות בעלי חיים , טיפול וזיקוק השפכים יעלה יותר מייצור בשיטה שצוינה (מה גם שאומדן לעלות המתקן יקרה פי כמה וכמה פר ייצור של טון) לעומת שיטת בוש – האבר !!

    הסיפה של התגובה שלך מורה מורה …. מיותרת אינה באתר הנכון !

    עכשיו אדליק את המנגל פחמים שלי ואכין סטייק בקר חלב מעושן ברוטב אמוניה

  3. למה לא להשיג אמוניה בדרך קלה יותר?
    מליונים רבים של בעלי חיים בתעשיית הבשר והחלב גדלים בצפיפות רבה ומפרישים שתן וצואה
    על הרצפה. הפרשות אלו מעלות אדים של אמוניה שגורמים לבעלי החיים לפגיעה בדרכי הנשימה והריאות
    שלהם וגורמים להם לפגיעה בראייה עד לעיוורון.
    למה לא פשוט לסלק את אדי האמוניה (לשאוב אותם) ועל הדרך גם למנוע
    מצוקה גדולה מבעלי החיים המסכנים האלו שהפכו ע"י האנושות
    לחפצים (החפצה) בכדי לחסוך כל שקל בתעשיית הבשר תוך
    התעללות קשה בבעלי החיים.
    ראו עוד פרטים בקישור שלי כאן למטה.

    קצת על איך אנחנו מתעללים בבעלי החיים באתר שלי
    https://eisaak123.wixsite.com/animals

    אלי איזק
    מורה פרטי אנדרואיד מורה פרטי אסמבלר מורה פרטי java
    מורה פרטי ++c מורה פרטי פייתון מורה פרטי #c
    מורה פרטי מדעי המחשב מורה פרטי ריאקט מורה פרטי javascript
    https://eisaak123.wixsite.com/privatelessons

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן