制氨耗費全球2％能源！新方法一舉兩得：淨化廢水時制氨

氨是世界上產量最大的化合物之一，廣泛應用於化肥、化學合成和能源存儲等領域，氨的全球需求量達到每年1.8億噸。由於生產過程中使用的高溫高壓以及大量使用氫作爲原料，氨的生產每年貢獻全球1.4%的二氧化碳排放，消耗2%的全球能源。同時，農業和工業生產過程中的硝酸鹽流失可能會污染水資源。

如何解決制氨高耗能不綠色的問題？最新一期《自然-催化》報告了一種制氨新電化學方法，能將含硝酸鹽的廢水轉化成氨和淨化水，可謂一舉兩得。

現在氨生產主要依賴於Haber-Bosch過程，生產氨溶液與支持電解質（鹽）混合後必須達到很高濃度，然後將其進行分離以獲得氨產物。來自美國萊斯大學的王浩天教授團隊設計了一個三腔的電化學裝置，能將廢水轉化成氨和淨化水。將這些廢水加入裝置，流經多孔的固態電解質層，使硝酸鹽溶液轉化成水和氨氣。硝酸鹽污染物被從水中去除，同時產生氨氣，無需進一步淨化步驟。

這個過程很有效，而且在工業廢水的常見硝酸鹽濃度（百萬分之兩千，2000ppm）下就能產生淨化水和氨氣，而無需額外的支持電解質。

研究團隊還對這一技術進行了技術經濟評估（TEA），結果顯示，儘管目前電化學合成氨的成本仍高於傳統的Haber-Bosch過程，但當考慮到硝酸鹽廢水處理的潛在利潤時，這一技術顯示出了明顯的競爭優勢。"我們的技術爲氨的綠色合成提供了新的可能性，並有助於實現全球氮循環的平衡，" 王浩天教授強調。

研究團隊認爲，目前創新的制氨裝置能實現一種更爲環境友好的氨生產方式，同時有助於廢水處理。他們還提到，這些實驗基於實驗室設置，未來的研究需要評估這些裝置在真實世界環境中的適用性。