Bilim adamları, enerji yoğun reaktörler yerine, Dünya’nın doğal ısısını ve kuvvetlerini kullanarak amonyak üretmenin yenilikçi bir yolunu önerdiler. Çalışma, enerji israfı veya CO2 emisyonu olmadan, nitrojen bakımından zengin suyu demir içeren kayalarla karıştırarak amonyak üretme olasılığını ortaya koyuyor.
Fikir, 1980’lerde Mali’de (Batı Afrika) keşfedilen olağandışı bir jeolojik olgunun ardından ortaya çıktı. Yerel sakinler hidrojen yayan bir kuyu buldular; bilim adamları daha sonra bunun su ve Dünya yüzeyinin altındaki kayalar arasındaki kimyasal reaksiyon olduğunu açıkladılar.
“Bir ampul anıydı. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) kıdemli araştırma yazarı Ivnetim Abate, “Dünyayı, amonyak gibi değerli kimyasalları daha çevre dostu bir şekilde üretmek için ısısını ve basıncını kullanarak bir fabrika olarak kullanabiliriz” diyor.
Amonyak gübrelerin önemli bir bileşenidir ve geleceğin potansiyel temiz yakıtıdır. Bununla birlikte, modern endüstriyel amonyak üretimi enerji yoğundur; küresel enerjinin yaklaşık %2’sini tüketir ve üretilen her ton amonyak için yaklaşık 2,4 ton CO2 yayar.
Abate ekibi “toprak fabrikası” fikrini test etmek için dünyanın yeraltı ortamını taklit eden bir kaya-su reaksiyon sistemi yarattı. Sentetik demir minerallerini nitrojen açısından zengin suya maruz bırakarak kayayı oksitleyen ve “jeolojik amonyak” adı verilen amonyak üreten kimyasal bir reaksiyona neden oldular. İşlem enerji gerektirmedi, CO2 salmadı ve hatta normal koşullar altında bile çalıştı.
Ekip daha sonra gerçek dünya koşullarını daha iyi simüle etmek için sentetik minerali, doğal olarak oluşan demir içeren bir kaya olan olivin ile değiştirdi. Bir bakır katalizör ekleyerek ve sıcaklığı 300°C’ye çıkararak prosesi optimize ettiler. 21 saatte bir ton olivin başına yaklaşık 1,8 kg amonyak üretildi, bu da yöntemin uygulanabilirliğini ve sürdürülebilirliğini ortaya koydu.
Abate, “Bu türler dünya çapında dağıtılıyor, dolayısıyla yöntem küresel ölçekte geniş çapta uyarlanabilir” diyor. Ancak “hala çözülmesi gereken pek çok zor sorun var.”
Uygulama, yerin derinliklerindeki demir içeren kayaların delinmesini, nitrojen açısından zengin su enjekte edilmesini ve kayaların nasıl çatladığı, genişlediği ve gazlar ve sıvılarla nasıl etkileşime girdiğine ilişkin karmaşıklıkların çözülmesini gerektirecektir. Abate, kurucu ortağı olduğu Addis Energy aracılığıyla 2026 yılına kadar pilot testler de dahil olmak üzere projeyi büyütmek için çalışıyor.
Jeolojik amonyak üretiminin kilogram başına maliyeti yaklaşık 0,55 ABD Dolarıdır; bu, 0,40 ila 0,80 ABD Doları arasında değişen geleneksel yöntemlerle karşılaştırılabilir. Araştırma aynı zamanda atık su kirliliğiyle baş etmenin yeni yollarını da ortaya çıkarabilir.
“Azot kaynakları atık sudaki kirleticiler olarak değerlendiriliyor ve bunların ortadan kaldırılması para ve enerjiye mal oluyor. Ancak atık suyu amonyak üretmek için kullanabiliriz. Bu bir kazan-kazan stratejisidir” diyor çalışmanın ortak yazarı MIT’den Yifan Gao. Atık su arıtımının amonyak üretimiyle entegre edilmesi, kilogram amonyak başına 3,82 ABD Doları tutarında ek bir fayda sağlayabilir.
