Lasertehnoloogia kasutamine on muutnud lämmastiku fikseerimise meetodi, pakkudes uut viisi ammoniaagi sünteesimiseks ümbritseva keskkonna tingimustes. Hiljuti kasutasid teadlased esimest korda kaubanduslikku CO2 laserit, et katkestada lämmastik-lämmastik kolmikside, pakkudes seega uut rohelist alternatiivi Haber-Boschi protsessile.
Väidetavalt kasutas rahvusvaheline uurimisrühm laserit liitiumoksiidi liitiummetalliks muundamiseks, mis seejärel spontaanselt reageeris õhus oleva lämmastikuga, moodustades liitiumnitriidi. See sool hüdrolüüsitakse kergesti ammoniaagiks, mis võimaldab meetodil ületada rekordilised saagised.
Saksamaa Helmholtzi Taastuvenergia Instituudi esimene autor Huize Wang ütles: "Võtsime kasutusele teedrajava kontseptsiooni, mis kasutab suure energiatarbega lasereid, et hõlbustada erinevate oksiidide muundamist nitriidideks."
Ta lisas: "Saavutasime toatemperatuuril ja atmosfäärirõhul enneolematu saagikuse. See tulemus on teiste meetoditega võrreldes märkimisväärne." Tegelik saagis on kaks suurusjärku suurem kui teistel tipptasemel lahendustel, sealhulgas elektrokeemilistel ja mehaanilistel meetoditel.
See on täiesti uus lähenemine rohelise ammoniaagi tootmisele, mis on potentsiaalselt jätkusuutlikum kui Haber-Boschi protsess," ütles Šveitsis Zürichis asuva Šveitsi föderaalse tehnoloogiainstituudi väikeste molekulide elektrokeemilise muundamise ekspert Victor Mougel. Haber-Boschi protsess on väga energiamahukas, kuna see töötab kõrgel temperatuuril ja rõhul ning põhjustab ka CO2 heitmeid.
Lisaks ütles ta, et uus meetod "pakub operatiivset paindlikkust ja keskkonnakasu", kuna see töötab välistingimustes. Protsess võib toota ka ammoniaaki otse seal, kus seda vaja on, mis vähendab transpordikulusid.
Meeskond kasutas infrapuna laserit, et anda piisavalt energiat liitium-hapniku sideme dissotsieerimiseks, et toota liitiumoksiidist liitiummetalli. Õhuga kokkupuutel ühineb liitiummetall spontaanselt lämmastikuga, purustades lämmastiku-lämmastiku kolmikkovalentse sideme, mille tulemusena tekib liitiumnitriid.
Ta selgitab veel: "Järgmisena saame laseriga genereeritud liitiumnitriidi hüdrolüüsimise teel ammoniaagi ja liitiumhüdroksiidi. Lisaks pakub see meetod võimalusi keemiliseks ringlussevõtuks. Laser võib kutsuda esile liitiumhüdroksiidi muundumise tagasi liitiumnitriidiks, lõpetades tõhusalt liitiumi tsükkel."
Ta lisas: "Sellest saab samal ajal veel üks uus kontseptsioon - hüdroksiidi muundamine nitriidiks."
Londoni Imperial College'i (Ühendkuningriik) elektrokeemia ja lämmastiku sidumise ekspert Ifan Stephens jääb aga skeptiliseks. Ta ütleb: "Ma olen skeptiline, et nii kõrge saagikus on pikas perspektiivis jätkusuutlik. Lisaks piirab selle teostatavust oluliselt asjaolu, et tegemist on perioodilise protsessiga, mitte pideva protsessiga. Asjaolu, et elektrokeemilised tehnikad võimaldavad pidev töö on märkimisväärne eelis uuemate laser-indutseeritud meetodite ees."
Lisaks võib laserite energiavajadus tekitada probleeme ammoniaagi sünteesi suurendamisel. Ta lisas: "Kui te toodate ammoniaaki väikeses mahus väetisena kaugemates piirkondades, muutub energiatõhusus vähem oluliseks."
Teadlased viitavad sellele, et nende meetod pakub elektrokeemia ees olulisi eeliseid, nagu desolvatsioon ja lihtsustamine. Lisaks seisavad kõik uued ammoniaagi sünteesimeetodid tootmise suurenedes silmitsi suurimate väljakutsetega. Teadlased näevad ette protsessi suurendamist, jaotades liitiumoksiidi pulbri võre pinnale ja kiiritades seejärel reaktiivsete rakkude massiivi ükshaaval laseriga. Lisaks täheldasid teadlased, et teised oksiidid, nagu magneesium, alumiinium, tsink ja kaltsium, käitusid sarnaselt, ehkki väiksema saagisega.
Ta selgitab: "See võib olla tingitud sellest, et teisi oksiide on raskem dissotsieeruda ja hüdrolüüsida." Leelis- ja leelismuldmetallide reaktsioonivõime lämmastiku suhtes tundub aga paljutõotav. Ta nendib: "Meie hiljutised uuringud näitavad, et rikkalikumad metallid, nagu magneesium ja kaltsium, võivad ka lämmastikku lagundada."
