Разгадка 75-летней тайны может дать новый источник удобрений

Москва, 11:24, 28 Ноя 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Решение 75-летней загадки может в будущем дать фермерам из развивающихся стран возможность производить по необходимости собственные удобрения, используя только солнечный свет и азот из воздуха.

Благодаря специализированному источнику рентгеновских лучей Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, исследователи из Технологического института Джорджии доказали существование взаимодействия между азотом и диоксидом титана при наличии света, сообщает sciencedaily.com. Гипотеза существует уже давно. Считалось, что каталитическая реакция использует атомы углерода, присутствующие на двуокиси титана в виде загрязнителей. Если ее масштабы удастся увеличить, фермеры в будущем смогут самостоятельно производить более чистые удобрения, уменьшив зависимость от промышленности и транспортных компаний, чьи услуги увеличивают расходы на сельское хозяйство в удаленных регионах.

«В США поставки хорошо налажены. Но многие страны не могут позволить себе не только построить заводы Габера-Боша, но и обеспечить качественную систему импорта удобрений, — сказала Марта Хатцелл. – Это может стать недорогим процессом производства удобрений, доступным для удаленных регионов».

Результаты исследования представлены в Journal of the American Chemical Society. Хатцелл вместе с коллегой Эндрю Медфордом начали работу еще 2 года назад, заинтересовавшись статьей Сешачариулу Дхара от 1941-го. Специалист сообщал, что заметил увеличение выделений аммиака от компоста, находившегося на свету. Он предположил, что к этому привела фотокаталитическая реакция с минералами. Впоследствии явление фиксации азота на TiO2 заметили и другие ученые, но результаты не были подтверждены экспериментально.

Специалисты разработали модель и использовали мощное рентгеновское оборудование для проверки гипотезы. Сначала опыты не дали результатов, но затем ситуация изменилась. Авторы предположили, что загрязнение двуокиси титана углеродом, в частности, с углекислого газа, является ключевым фактором к фотокаталитической реакции. Это может объяснить неудачи прошлых опытов.

«Обычно лучшими катализаторами являются очень чистые материалы. Здесь мы наблюдаем обратное – реакции необходимо загрязнение, что может помочь в ее применении в сельском хозяйстве», — сказал Медфорд.

Авторы планируют экспериментально подтвердить роль углерода в предстоящих опытах в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории. Они также надеются лучше изучить каталитический механизм, чтобы повысить его эффективность, сейчас не превышающую 1%.