Употреба ласерске технологије је револуционирала метод фиксације азота, пружајући нови начин синтезе амонијака у амбијенталним условима. Недавно су истраживачи први пут користили комерцијални ЦО2 ласер да поремете троструку везу азот-азот, пружајући тако нову зелену алтернативу Хабер-Босцх процесу.
Међународни истраживачки тим је наводно користио ласер за претварање литијум оксида у литијум метал, који је затим спонтано реаговао са азотом у ваздуху и формирао литијум нитрид. Ова со се лако хидролизује у амонијак, омогућавајући методу да обори рекордне приносе.
Хуизе Ванг, први аутор са Хелмхолц института за обновљиву енергију у Немачкој, рекао је: „Увели смо пионирски концепт који користи високоенергетске ласере да олакша конверзију различитих оксида у нитриде.
Додао је: "Остварили смо приносе без преседана на собној температури и атмосферском притиску. Овај резултат је изванредан у поређењу са другим методама." Стварни принос је два реда величине већи од осталих најсавременијих решења, укључујући електрохемијске и механохемијске методе.
Ово је потпуно нови приступ производњи зеленог амонијака, који је потенцијално одрживији од Хабер-Босцх процеса", рекао је Виктор Моугел, стручњак за електрохемијску конверзију малих молекула са Швајцарског федералног института за технологију у Цириху, Швајцарска. Хабер-Босцх процес је веома енергетски интензиван због чињенице да ради на високим температурама и притисцима, а такође доводи до емисије ЦО2.“
Поред тога, рекао је он, нова метода "нуди оперативну флексибилност и користи за животну средину" јер ради у амбијенталним условима. Процес такође може да произведе амонијак директно тамо где је то потребно, што смањује трошкове транспорта.
Тим је користио инфрацрвени ласер да обезбеди довољно енергије да раздвоји везу литијум-кисеоник да би се произвео литијум метал из литијум оксида. Када је изложен ваздуху, метал литијум се спонтано комбинује са азотом, разбијајући троструку ковалентну везу азот-азот дајући литијум нитрид.
Он даље објашњава: „Даље, добијамо амонијак и литијум хидроксид хидролизом литијум нитрида генерисаног ласером. Поред тога, овај метод пружа могућности за хемијску рециклажу. Ласер може да изазове конверзију литијум хидроксида назад у литијум нитрид, ефективно окончавајући литијумски циклус“.
Он је додао: „Ово истовремено постаје још један нови концепт – претварање хидроксида у нитрид.
Међутим, Ифан Степхенс, стручњак за електрохемију и фиксацију азота на Империал Цоллеге Лондон (УК), остаје скептичан. Он каже: "Скептичан сам да ће тако високи приноси бити одрживи на дуги рок. Осим тога, чињеница да је то серијски процес, а не континуирани процес, у великој мери ће ограничити његову изводљивост. Чињеница да електрохемијске технике омогућавају континуирани рад је значајна предност у односу на новије методе индуковане ласером."
Поред тога, енергетски захтеви ласера могу представљати проблем за повећање синтезе амонијака. Додао је: „Ако само производите амонијак у малом обиму као ђубриво у удаљеним областима, онда енергетска ефикасност постаје мање важна.
Истраживачи сугеришу да њихов метод нуди значајне предности у односу на електрохемију, као што су десолватација и поједностављење. Поред тога, све нове методе синтезе амонијака суочавају се са својим највећим изазовима како се производња повећава. Истраживачи предвиђају скалирање процеса дистрибуцијом праха литијум оксида на површини решетке, а затим зрачењем низа реактивних ћелија једну по једну ласером. Поред тога, истраживачи су приметили да и други оксиди показују слично понашање, као што су магнезијум, алуминијум, цинк и калцијум, иако са нижим приносима.
Он објашњава: "То може бити зато што је друге оксиде теже раздвојити и хидролизовати." Међутим, реактивност алкалних и земноалкалних метала према азоту изгледа обећавајуће. Он наводи: „Наша недавна истраживања показују да више метала као што су магнезијум и калцијум такође могу разградити азот.
