化肥如何变得对气候更友好

互推小编 2023-10-29

参考消息网4月5日报道化肥完全值得赞扬，因为它帮助养活了无数人。但唾骂它也是有道理的，因为使用太多化肥会污染水源，生产化肥也会消耗大量能源。

据德国《南德意志报》网站1月31日报道，仅氨(用于制造氮肥)的生产就至少占全球温室气体排放量的百分之一。世界各地的研究人员都在努力降低这一比例。美国加利福尼亚大学伯克利分校的一个团队最近在英国《自然》周刊上描述了一种绿色的含铜物质如何在这方面提供帮助。

100多年来，人们一直通过所谓的“哈伯-博世”工艺、用氢气和空气的主要成分氮气来生产氨。为了尽可能多地生产这种散发出刺鼻气味的气体，需要让温度一再大幅波动。虽然相关化学反应需要高达500摄氏度的温度，但产生的氨最好在温度为零下20摄氏度时从气体混合物中分离出来，因为它在低温下会液化。虽然过程中产生的废热可以提供必要的热量，但冷却需要额外的能量。

本杰明·斯奈德的想法就与此有关。他从本月初开始在美国伊利诺伊大学从事研究和教学工作。这位化学家不想将氨气液化，而是准备用多孔物质将其从混合物中提取出来。他说，更具体地讲，那是一种被称为“金属有机骨架材料”的含铜碳氢化合物分子链缠结，可以吸收大量的氨。

在分子水平上发生的事情令这位研究人员感到惊讶。他说：“这种多孔的、实际上是三维的材料(在捕获氨后)改变了结构。可以把它想象成一捆解开的绳子。”

材料的颜色也发生了变化，从绿色变为蓝色。如果氨随后被释放，该材料的分子串将再次变成一个绿色的球。

斯奈德的团队和其他科学家已经研究过其他多孔的氨收集材料，包括其他骨架材料以及含铝和硅的沸石。然而，这位研究人员强调，该绿色“金属有机骨架材料”在释放氨方面特别稳定且节能。根据这项研究，该过程是在中等压力和约175摄氏度的温度下进行的。

不过，迄今为止，在氨生产过程中，留下最大比例的二氧化碳足迹的是氢。人类目前主要从天然气等化石燃料中获得氢。位于德国鲁尔河畔米尔海姆的马克斯·普朗克煤炭研究所的斯特芬·赖希勒说：“要让肥料生产活动具有可持续性，可以用可再生能源发出的电去电解水来生产氢。”研究人员还在研究用于制氢的新催化剂。

许多研究的目标是，在较小的、分散的设施里生产气候友好型氨。业界也在这方面付出了努力。例如，位于德国多特蒙德的蒂森克虏伯·乌德公司已在提供相关服务，可帮助客户建设能减少二氧化碳足迹的小型氨生产厂。

斯奈德也将分散的生产设施纳入视野。“然而，这需要在吸附剂设计和高效催化剂方面进一步取得进展。”他的团队在实验室中成功测试氨收集手段只是一个开始，只解决了较大难题中的一小部分。在“绿色”化学合成氨可以投放市场之前，以对气候友好的方式施肥的最有效方法仍然是，仅在需要的地方少量使用化肥。此外，巧妙的作物轮作，比如与豆类轮作，可以确保自然氮输入土壤。

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