Өсүмдүктөрдү жер семирткичтердин климатка ылайыктуу жолу барбы? Жооп шамалда соккон болушу мүмкүн

Өсүмдүктөр табигый түрдө "күн энергиясы менен иштейт", бирок аларды өсүмдүк катары өстүрүү менен байланышкан көмүртек изи бар. Тракторлорду жана башка жабдууларды иштетүү үчүн колдонулган күйүүчү май ошол издин бир бөлүгү, бирок эң чоң компонент 36% тартиби боюнча синтетикалык азот жер семирткичтерин алуу үчүн колдонулган жаратылыш газы менен байланышкан.

Глобалдык жаратылыш газ рыногундагы чыр-чатактар ​​менен коштолгон үзгүлтүктөр менен климаттын өзгөрүшүн тез арада чечүү зарылдыгынын ортосунда азот жер семирткичтеринин казылып алынган отунга болгон көз карандылыгы жараксыз болуп баратат. Идеалдуу чечим жергиликтүү, кайра жаралуучу энергияны колдонуу менен азоттун аз көмүртектүү изи менен камсыз кылуу жолун табуу болмок. Бул мүмкүнбү? Бул учурда жооп түзмө-түз "шамалда соккон" болушу мүмкүн.

Жашыл өсүмдүктөр фотосинтез процесси аркылуу күндөн өсүү үчүн энергия алышат. Алар кылышат; бирок, топурактан тамыры аркылуу сиңирүүчү минералдар – азыктандыруучу заттар керек. Азот, фосфор жана калий өсүмдүктүн эң чоң муктаждыгы болуп саналат жана айыл чарбасында же багбанчылыкта жер семирткич катары берилет. Бүткүл адамзат тарыхында азот өсүмдүк өстүрүү үчүн эң чектөөчү элемент болгон жана калктын саны көбөйгөн сайын, үй жаныбарларынын кыгы же канаттуулардын гуано сыяктуу колдо болгон азот булактары керектүү нерселердин бардыгын камсыз кыла алган эмес. Өсүмдүктөр үчүн жетиштүү азот алуу кыйынчылыгы бир аз күлкүлүү, анткени атмосферада 78% азот газы бар; бирок, ал абдан инерттүү жана көпчүлүк жандыктар үчүн жеткиликтүү эмес. 100 жылдан ашык убакыт мурун жер семирткичтердин абалы өзгөрдү. Фриц Хабер аттуу немис окумуштуусу абадагы суутек менен азоттун бир бөлүгүн колдонуп, аны өсүмдүктөргө жеткиликтүү болгон аммиакка айландыруу үчүн катализатор жана басым системасын ойлоп тапты. Карл Бош аттуу дагы бир инженер бул процессти өркүндөтүп, масштабын кеңейтип, 1914-жылга чейин суткасына 20 тонна колдонууга жарамдуу азот өндүрүүгө мүмкүн болгон.

Бул "Haber-Bosch" процесси ар бири табигый газ булактарынан же көмүрдү газдаштыруу аркылуу жылына 1 миллион тоннага чейин өндүргөн ири объекттерде оптималдуу түрдө аткарылат. Жаратылыш газы бир көмүртек жана төрт суутек атомунан турат, бирок аммиакты (үч суутек атому менен бир N атому) алуу үчүн абадагы азот менен реакцияга кириш үчүн суутек гана керек. Бул учурда көмүртек "фоссилдик" булактан алынгандыктан, ал "парник газынын эмиссиясын" түзөт. Электролиз деп аталган суутекти пайда кылуунун башка жолу бар. Болгону бир аз суу (эки суутек атому жана бир кычкылтек атому) жана электр энергиясы керек. Бул процесс суутекти бөлүп, зыянсыз кычкылтекти бөлүп чыгарат. Бул сценарийде көмүртектин эмиссиясы жок. Мамлекеттик жана жеке изилдөөчүлөр аммиакты алуу үчүн Хабер-Боштун чакан масштабдагы процесстери менен эксперимент жүргүзүп келишет. Шамалдан же күндөн өндүрүлгөн электр энергиясын пайдаланууга басым жасалды. Бул концепция бир топ убакыттан бери иштеп келе жатат. Мисалы, 2009-жылы Миннесота университетинин Батыш Борбордук Изилдөө жана Аутрич Борборунда 3.75 миллион долларлык пилоттук завод жылына 25 тонна суусуз аммиакты өндүрүү үчүн жергиликтүү шамал электр станциясынын электр энергиясын колдонуп жаткан. Бул тууралуу айыл чарба соода журналында Corn+Soybean Digest жарыяланган Миннесотадагы объектинин кайра жаралуучу энергиянын директору Майк Риз менен болгон маегинде айтылган. Макала туура деп аталды: «Жука абадан жер семирткич жасайбы? Калыбына келтирилүүчү аммиакты жасоо үчүн капталган шамал энергиясын колдонуу N баасын турукташтыра алат, шамал энергиясынын рыногун түзө алат.

Ошентип, 13 жылдан кийин эмне болуп жатат? Ар кандай жаңы химиялык процесс сыяктуу эле, оптималдаштыруу үчүн убакыт талап кылынат. Заманбап жер семирткичтерди өндүрүү үчүн колдонулгандай жакшы жолго коюлган, өнөр жай масштабындагы процесс менен атаандашууну кыйындаткан масштабдуу экономикалар да бар. Бирок, бул технологиянын версиялары коммерциялык максатка жакын болушу мүмкүн. А "Техно-экономикалык талдоо” 2020-жылы Texas Tech изилдөөчүлөрү тарабынан жарыяланган "бардык электрдик" аммиакты кадимки аммиактын баасынан эки эсе кымбат өндүрүүгө болот деген жыйынтыкка келишкен. Бул 2022-жылдын вегетация мезгилине карата жер семирткичтерге баалардын кескин жогорулашына чейин болгон (караңыз Заманбап фермер: «Дыйкандар жер семирткичтерге болгон баанын көтөрүлүшүнө каршы күрөшүп жатышат).

Бул макалага берген интервьюсунда Миннесота университетинин мекемесинен Майк Риз бул чечим үчүн импульс түзүлүп жатканын айтат. Жаратылыш газынын наркынын өсүшү менен, кайра жаралуучу электр энергиясына баалар төмөндөп, климаттын өзгөрүшүн жумшартуу боюнча милдеттенмелер биринчи планга чыгат; Азыр «жашыл аммиактын» бул түрүнө чоң кызыгуу бар. Риздин айтымында, бир нече ири масштабдуу, кадимки жер семирткич компаниялары бул багытта кандайча өзгөрүшү мүмкүн экенин карап жатышат. Бул технология боюнча Риздин сүрөттөмөсү борбордун сайтында жайгаштырылган: “Туруктуу энергетика жана айыл чарбасы: шамалды бөтөлкөгө салуу.” UMN изилдөөчүлөрү да тиешелүү жарыялашты экономикалык талдоо.

Логикалык сценарий – жылына 30дан 200 тоннага чейинки диапазондогу орто масштабдагы заводдорду өнүктүрүү жана аларды шамалдан жана күндөн электр энергиясын өндүрүү үчүн потенциалы көп болгон айыл чарба аймактарына жайгаштыруу. Мына ушундай жол менен жер семирткичтин ташуу изи аз болмок жана рынок дүйнөлүк баанын өзгөрүүсүнөн изоляцияланмак. Албетте, олуттуу капиталдык салымдарга муктаждык болмок, бирок бул жарым-жартылай климаттын өзгөрүшүнө байланыштуу субсидиялар же көмүртек кредиттери аркылуу чечилиши мүмкүн. Бул өзгөрүү күн жана шамал энергиясы сектору үчүн да оң болмок, анткени ал тармактын суроо-талабына дал келбей турган өндүрүштүн эң жогорку мезгилинде аларды пайдалануу муктаждыгын чечет. Аммиакты кийинчерээк чыгаруу үчүн суутекти сактоонун коопсуз каражаты катары көз карандысыз кызыкчылык линиясы бар көп түрдүү колдонмолор.

Бул окуя буга чейин эле позитивдүү болбогондой, жер семирткичтерди өндүрүүнү андан ары "декарбонизациялоонун" жолу бар. АКШнын көптөгөн дыйканчылык аймактарында таралган биоэтанол өсүмдүктөрү бар. Алар жүгөрү крахмалы сыяктуу тоют запастарынан углеводдорду ачытып жатканда, алар CO2 бөлүп чыгарышат, бирок ал “көмүртек нейтралдуу”, анткени ал жакында болгон өсүмдүктөрдүн фотосинтезинен келип чыгат. Бирок, азоттук жер семирткичтин оңой сакталган жана колдонулуучу түрү болгон жана UAN же жай бөлүнүп чыгуучу гранулдар сыяктуу башка кеңири таралган формулаларга айландырылуучу карбамидди өндүрүү үчүн газдын мол запасын кармап, аны аммиак менен реакцияга киргизсе болот. . Аммиак менен этанол өндүрүшүнүн ортосундагы бул байланышты түзүү ар бир продукт менен байланышкан көмүртек изинин кыскарышынан тышкары, бизнес жана логистикалык артыкчылыктарга ээ болмок.

Жыйынтыктап айтканда, айыл чарбасы үчүн аммиак өндүрүшүн электрлештирүү «алдамдаштырылган чечимдин эң сонун үлгүсү болуп саналат.экомодернисттерТехнология көбүнчө экологиялык көйгөйлөрдү чечет деп ырасташат. Бул учурда биздин чарбанын экономикасын глобалдык туруксуздуктан коргоо зарылдыгына да дал келет.