Güvenli ve istikrarlı bir su kaynağına erişim, gezegendeki tüm yaşam için bir gerekliliktir. Bu kaynağın nasıl yönetileceği ve sürdürüleceği sürekli bir husustur ve amonyak içeren atık suyun yönetimi acil bir endişe kaynağıdır. Nanoteknoloji, atık suyu arıtmanın ve çevreye daha az etki ederek amonyak üretmenin bir yolunu sağlayabilir mi?
merkezli mühendisler pirinç üniversitesi tarafından kısmen finanse edilen araştırmalar üzerinde çalışmak ABD Ulusal Bilim Vakfı atık sudan amonyağı çıkarmak için bir bakır nanotel ağı üzerinde rutenyum atomlarından oluşan bir elektrokatalizör geliştirdiler.
Yüksek performanslı elektrokatalizör, yaygın olarak endüstriyel bir gübre olarak kullanılan amonyağı endüstriyel atık sudaki düşük seviyelerdeki nitratlardan ve kirli yeraltı sularından %100’e yakın bir verimlilikle çıkarabilir. Ekip araştırmayı şu tarihte yayınladı: Doğa Nanoteknolojisi.
Çalışmanın baş yazarı Feng-Yang Chen, “Tam bir su denitrifikasyon sürecini gerçekleştirdik” dedi. “Diğer kirleticilerin daha fazla su arıtımı ile, potansiyel olarak endüstriyel atık suyu tekrar içme suyuna çevirebiliriz.”
Araştırmacılar, rutenyum elektrokatalizör sürecini, hidrojen üretimini etkili bir şekilde bastıran bakır nanotellerin ağıyla yenilediler.
Chen, “Rutenyumun nitrat indirgemesi için iyi bir metal adayı olduğunu biliyorduk, ancak aynı zamanda büyük bir sorun olduğunu da biliyorduk, kolayca rekabet eden bir reaksiyona, yani hidrojen evrimine sahip olabilirdi,” dedi Chen. “Akım uyguladığımızda, elektronların çoğu istediğimiz ürüne değil, sadece hidrojene giderdi.”
İlgili yazar Haotian Wang’a göre ekip, hidrojen gelişimini bastırmak için bakır kullanan karbondioksit indirgeme gibi diğer alanlardan bir konsept ödünç aldı. “Sonra rutenyum ve bakırı organik olarak birleştirmenin bir yolunu bulmamız gerekti. Tek rutenyum atomlarını bakır matrise dağıtmanın en iyi sonucu verdiği ortaya çıktı.”
Verimli süreç ölçeklenebilir ve endüstriyel amonyak üretiminden kaynaklanan karbondioksit emisyonlarını önemli ölçüde azaltabilir.
Wang, “Nitrat atıklarını amonyağa dönüştürmenin kısa vadede mevcut amonyak endüstrisinin yerini tamamen alamayacağını anlamış olsak da, bu sürecin özellikle yüksek nitrat kaynaklarına sahip yerlerde merkezi olmayan amonyak üretimine önemli katkılar sağlayabileceğine inanıyoruz. “