中國團隊將污水硝酸鹽轉化為氨氣用於肥料

中國團隊開發出一種將廢水中的硝酸鹽轉化為氨的方法。氨作為尿素肥料的核心成分，這種新型廢物轉資源過程更廉價、節能，並具有革命性意義。目前，農業和工業廢水徑流往往含有大量硝酸鹽，來源包括使用過的肥料、動物廢物、化工廠廢料及污水處理。過量硝酸鹽對當地生態系統可能造成災難性影響，引發藻華爆發，進而導致水道出現缺氧死區，殺死魚類等水生生物。它亦可能導致地下水污染，並對人類和動物構成相關健康風險。

為應對此問題，大多數國家傾向處理廢水以移除硝酸鹽，但此法昂貴且耗能。然而，這可能錯失良機，因為硝酸鹽本身含有大量氮元素，這正是肥料的關鍵成分。因此，一支中國團隊決定發掘這一巨大潛在資源。

廢物轉肥料的突破

氨（若你不知情）是全球最重要的工業化學品之一，用於製造肥料、炸藥、化學品、製冷劑，以及潛在的未來氫能系統。然而，將其轉化為這些化學品通常非常昂貴且耗能。這通常透過 Haber–Bosch 過程實現，該過程將純氮和氫混合製成氨，需要極高溫度和壓力，通常以天然氣達成。據報導，全球此過程消耗約 1-2% 的總能源消耗。因此，若能從廢硝酸鹽製造氨，即可減少污染、降低能源使用，並減低對進口原料的依賴，從而實現循環肥料生產，這意義重大。

此發現的核心是一種新型超級催化劑，助過程加速並更高效。中國團隊採用雙原子催化劑 (DAC)，這與傳統單原子材料或奈米粒子催化劑不同。對於硝酸鹽轉氨的多步驟過程，使用兩種互補原子至關重要，因為原子「雙人組」更利於電子轉移、中間分子、鍵斷裂及鍵形成。有趣的是，團隊亦使用人工智能 (AI) 協助尋找最佳原子組合，從而避免數千次試錯物理實驗，大幅節省時間。此舉成效顯著，據團隊稱，此催化劑效率幾乎是其他類似催化劑的三倍。

若屬實，即可產生更高氨產量、轉化率及更少廢物，意味更高性價比，同時處理嚴重工業及農業污染物。 無疑是項突破，但需注意這仍處於研究階段。目前，團隊僅在實驗室小批量條件下展示催化劑。尚未證實其能否在現實環境運作、可擴大規模，以及處理廢水中硝酸鹽以外的各種污染物。你可在 Journal of the American Chemical Society 瀏覽該研究。