Система зеленых удобрений направлена ​​на повторное использование отходов и сокращение выбросов парниковых газов

ОПУБЛИКОВАНО 21 августа 2023 г.

Эймс, Айова — Исследователи Среднего Запада хотят сократить часть выбросов парниковых газов из удобрений.

Исследовательские группы из Университета штата Айова и Университета штата Уичито в Канзасе объединяются для разработки системы, которая улавливает отработанный азот и углекислый газ для производства экологически чистых удобрений, которые сокращают выбросы закиси азота, парникового газа, в 300 раз более мощного, чем углекислый газ.

Основная цель системы, согласно резюме исследования, «заключается в продвижении азотных удобрений, не содержащих N₂O (закись азота) и CO₂ (диоксид углерода), с экономической устойчивостью и экологическим сознанием как инновационный способ смягчения проблем, связанных с изменением климата. поставил под угрозу сельское хозяйство и скотоводство Среднего Запада».

Национальный научный фонд поддерживает проект, предоставляя четырехлетний грант в размере 4 миллионов долларов США, половина из которых пойдет штату Айова, а половина - штату Уичито. Финансирование осуществляется в рамках установленной программы агентства по стимулированию конкурентных исследований (известной как EPSCoR).

Гранты EPSCoR предназначены для создания научной инфраструктуры и возможностей по всей стране. Этот грант предоставлен в рамках программы EPSCoR «Track 2», которая способствует исследовательскому сотрудничеству между штатами и территориями. В настоящее время целью программы является «продвижение исследований в области изменения климата и повышения устойчивости».

Вэньчжэнь Ли, профессор химической и биологической инженерии и научный сотрудник факультета Герберта Л. Стайлза, возглавит работу штата Айова над проектом. Среди других членов команды — Майкл Кастеллано, профессор почвоведения Уильяма Т. Франкенбергера; Лян Донг, профессор электротехники и вычислительной техники Викрама Л. Далала; и Фалис Масамбука-Канчева, доцент кафедры сельскохозяйственного образования и исследований.

В задачи группы войдет разработка материалов, процессов и реакторов для электрохимического улавливания и преобразования отходов азота и углекислого газа в удобрение, известное как «зеленая мочевина», моделирование азотного цикла в сельскохозяйственных культурах, разработка и тестирование датчиков азота для сельскохозяйственных культур и обучение фермеров. и владельцы ранчо о новом удобрении.

(Мочевина является распространенным ингредиентом удобрений и химикатов. Млекопитающие используют ее для выделения азота с мочой; перед использованием в удобрениях ее необходимо очистить. Мочевину высокой чистоты также можно синтезировать из неорганических материалов.)

Исследователи также хотят повысить устойчивость проекта, используя энергию ветра и солнца для электрохимического синтеза своих зеленых удобрений. «Мы хотим воспользоваться обильными возобновляемыми источниками энергии, которые в настоящее время производят и используют Айова и Канзас», — сказал Ли.

Шуан Гу, доцент кафедры машиностроения в штате Уичито, возглавит проект в Канзасе. Он будет работать с Марком Шнегуртом, профессором биологических наук; Джанет Туми, заместитель декана Инженерного колледжа по вопросам аспирантуры, исследований и успехов преподавателей, а также профессор промышленной, системной и производственной инженерии; и Руовен Шен, доцент Школы по связям с общественностью Хьюго Уолла.

В задачи группы из Канзаса будут входить улавливание и концентрация нитратов, отделение мочевины, изучение микробных сообществ почвы, проведение оценки жизненного цикла зеленых удобрений и определение воздействия зеленых удобрений на общество.

Исследователи из штатов Айова и Уичито вместе работали над другими проектами, поэтому имело смысл продолжить это новое сотрудничество.

«Между ISU в Айове и WSU в Канзасе существует тесная синергия с точки зрения общих проблем, общего интереса к сельскому хозяйству и скотоводству Среднего Запада, а также дополнения исследовательского опыта и образования», — сказал Гу.

Ли сказал, что проект даст больше, чем просто создание нового экологически чистого удобрения. Это создаст целую систему технологий и пониманий, которые смогут сократить выбросы закиси азота из удобрений.

Исследователи придумают, как улавливать ненужный азот и углекислый газ из сельскохозяйственных стоков. Они также разработают технологию синтеза зеленой мочевины из собранного азота и углекислого газа.