🥔Как превратить грязную воду в удобрение прямо у себя в лаборатории

Аммиак (NH₃) — один из самых массово производимых в мире химикатов: без него не работает почти никакое сельское хозяйство. Сегодня его получают процессом Габера-Боша — реакцией азота и водорода при огромных давлениях и температурах под 400-500°C, что съедает колоссальное количество энергии. Ирина Игоревна Кузнецова из МГУ им. В.М. Ломоносова в своей диссертации исследовала альтернативу: получение аммиака из нитратов (NO₃⁻) — обычного загрязнителя сточных и сельскохозяйственных вод — с помощью электричества при комнатной температуре. Условно говоря, вместо того чтобы жечь тонны топлива на заводе, можно взять стакан грязной воды, электрод и немного электроэнергии — и получить тот же продукт.

Ключевая деталь процесса — катализатор на основе доступных металлов, кобальта и железа (а не дорогих платины или иридия). Автор опробовала несколько приёмов: поверхность с микроскопическими сотами, «протравленными» электротоком, — эффективность выросла в 7 раз за счёт большего числа активных точек для реакции; тонкий органический слой поверх наночастиц кобальта — как защитная плёнка, продлевающая службу катализатора; и простой сплав кобальта с кремнием, показавший лучший результат — 80,8% полезного выхода аммиака.

🇷🇺Кому это может быть интересно в России?

Прежде всего исследование интересно предприятиям водоочистки — например, «Росводоканалу» и другим операторам очистных сооружений, а также международным игрокам вроде Xylem/Evoqua и Veolia, уже предлагающим технологии денитрификации стоков, — оно даёт способ не просто нейтрализовать нитратное загрязнение, а получать из него полезный продукт. Также результаты значимы для крупных производителей аммиака и удобрений («ФосАгро», «ЕвроХим», «Уралхим», «Акрон», «Тольяттиазот»), которым интересна энергоэффективная альтернатива классическому Габеру-Бошу, и для игроков зарождающейся водородной энергетики (например, «Росатом» и «Центр водородной энергетики», продвигающие проекты «зелёного» аммиака). Разработчикам электрохимических сенсоров качества воды, таким как «Эконикс-Эксперт». Отдельный практический вывод касается инженеров, занимающихся электрокатализаторами в целом: сама методика создания наноструктур анодированием в ионной жидкости — универсальная и подходит для модификации поверхности других металлов и сплавов, не только кобальта.

🎓 Кузнецова Ирина Игоревна, кандидатская, 1.4.4. — Физическая химия, МГУ им.В.М. Ломоносова.

#физическая_химия