Afrikanska bönder som kan producera eget gödselmedel endast från luft. Bhaskar S. Patil för detta perspektiv närmare med en revolutionerande reaktor som döljer kväve från atmosfären till NOx, råvaran för konstgödsel. Hans metod, i teorin, är upp till fem gånger så effektiv som befintliga processer, gör det möjligt för gårdar att ha en småskalig installation utan behov av en stor investering. Han doktorerar den 10 maj vid Eindhovens tekniska universitet (TU/e).

Produktionen av en av de viktigaste råvarorna för gödselmedel, ammoniak (NH3) eller kväveoxid (NOx), är en mycket energikrävande process som står för cirka 2 % av alla globala CO2-utsläpp. Dock, det är knappast längre möjligt att minska energiförbrukningen via nuvarande produktionsprocesser eftersom den teoretiskt minimala genomförbara energiförbrukningen redan är mer eller mindre uppnådd.

Två typer av reaktorer

Så den indiska doktoranden Patil sökte alternativa metoder för att producera ammoniak och kväveoxider för sin doktorandforskning, bygga två typer av reaktorer, glidbågsreaktorn (GA) och reaktorn för dielektrisk barriärurladdning (DBD). I hans experiment verkade framför allt GA-reaktorn vara den mest lämpade för att producera kväveoxider. I denna reaktor, under atmosfärstryck, en plasmafront (en sorts miniblixt) glider mellan två divergerande metallytor, börjar med en liten öppning (2 mm) till en bredd av 5 centimeter. Denna expansion gör att plasman svalnar till rumstemperatur. Under "blixtens" bana, kväve (N2) och syre (O2) molekylerna reagerar i omedelbar närhet av blixtfronten till kväveoxider (NO och NO2).

Afrika

Patil optimerade denna reaktor och lyckades med en volym på 6 liter per minut uppnå en energiförbrukningsnivå på 2,8 MJ/mol, en förbättring jämfört med de kommersiellt utvecklade metoderna som använder cirka 0,5 MJ/mol. Med det teoretiska minimum av Patils reaktor, dock, är så mycket lägre (0,1 MJ/mol), på lång sikt kan denna plasmateknik vara ett energieffektivt alternativ till den nuvarande energislukande ammoniak- och nitratproduktionen. En extra fördel är att Patils metod inte kräver några extra råvaror och produktionen kan genereras i liten skala med förnybar energi, gör hans teknik idealisk för tillämpning i avlägsna områden som inte har tillgång till elnät, som delar av Afrika, till exempel.

Stimulerar tillväxten av växter

Tyska Evonik Industries, som var involverad i detta forskningsprojekt, arbetar just nu med vidareutvecklingen av reaktorn. Dessutom, ytterligare en doktorand vid TU/e ​​har börjat utveckla denna teknik till ett konkret affärscase. Förutom användning på avlägsna gårdar, denna teknik kan också användas för att stimulera tillväxten av växter i växthus och för att lagra hållbar energi i flytande bränslen.