تولید صنعتی آمونیاک با نانوکاتالیست‌ها و هزینه‌ای کمتر

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا، آمونیاک یکی از پُرمصرف‌ترین مواد شیمیایی معدنی است که تولید جهانی آن ۱۷۵ میلیون تن گزارش شده‌است.

نانوکاتالیست‌ها با اندازه کوچک و نسبت سطح به حجم بالا، فعالیت کاتالیزوری در فرایندهای صنعتی مانند تولید آمونیاک را به طور قابل توجهی تقویت می‌کنند. با ادغام نانوکاتالیست‌ها در فرایندهای تولید صنعتی، بهره‌وری سنتز آمونیاک افزایش یافته و پایداری بیشتر و در نهایت کار در درجه حرارت و فشار پایین‌تر امکان‌پذیر می‌شود.

کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی یکی از مزیت‌های استفاده از کاتالیست‌های نانویی است.

براساس گزارش تارنمای آزونانو، تقاضای جهانی برای آمونیاک همچنان رو به افزایش است که علت آن نقش مهم این محصول در صنایعی مختلف مانند کشاورزی، داروسازی و مواد شیمیایی است. از آنجا که در دنیا همچنان به سرمایه‌گذاری در فناوری‌های پایدار و سازگار با محیط زیست ادامه می‌دهد، توجه به سوی کاتالیست‌ها است که عنوان بازیگر اصلی در تقویت فرایندهای تولید آمونیاک نقش دارند.

نانوکاتالیست‌ها می‌توانند با پرداختن به جنبه‌های کاهش مصرف انرژی و رفع چالش فرایند قدیمی هابر، تولید صنعتی آمونیاک را متحول کنند و یک مسیر امیدوارکننده به سمت سنتز آمونیاک پایدار ارائه دهند.

این محصول نانویی نقش مهمی در بهینه‌سازی تولید آمونیاک دارند. به طور سنتی با تکیه بر کاتالیست‌های مخصوص روش هابر-بوش آمونیاک تولید می‌شود. این کاتالیست‌ها معمولا پایه آهنی داشته و نیازمند دما و فشار بالا هستند. در حالی که افزودن نانوکاتالیست می‌تواند موجب بهبود شرایط و پایداری فرآیند شود.

نانوکاتالیست‌ها مزایای بسیاری در سنتز آمونیاک دارند. این کاتالیزورها باعث افزایش واکنش‌پذیری و انتخاب‌گری می‌شوند و کارایی را افزایش داده و مصرف انرژی را کم می‌کنند. علاوه بر این، سنتز سازگار با محیط زیست برخی از نانوکاتالیست‌ها با تقاضای روزافزون برای شیوه‌های پایدار، باعث می‌شود که نانوکاتالیست‌ها گزینه‌ای جذاب برای تولید صنعتی آمونیاک باشند.

استفاده از کاتالیزورهای نانوساختار، مانند نانوذرات یا نانوکامپوزیت‌ها، محیط‌های کنترل شده، افزایش عملکرد و ثبات را در دوره‌های طولانی تضمین می‌کنند. نانوکاتالیست‌ها غالباً اجازه بازسازی به مهندسان می‌دهند در نتیجه طول عمر آن‌ها بالا بوده و به تولید آمونیاک پایدار و مقرون به صرفه کمک می‌کنند.

دسته‌بندی‌های مختلف نانوکاتالیست‌ها مانند نانوذرات فلزی، نانوکاتالیست‌های مبتنی بر گرافن، نانوکاتالیست‌های اکسید فلزی، نانولوله‌های کربنی، نانوکاتالیست‌های دو فلزی، نانوکاتالیست‌های دوتایی و چارچوب‌های آلی فلزی (MOFS) ازجمله کاتالیست‌های نانویی هستند که ظرفیت بالایی برای استفاده در صنعت دارند.

در صنعت تولید آمونیاک، نانوذرات فلزی، از جمله روتنیم و آهن، فعالیت کاتالیزوری برجسته‌ای از خود نشان می‌دهند. این نانوکاتالیست‌ها کنترل دقیق‌تری بر سینتیک واکنش دارند و منجر به افزایش نرخ تبدیل محصول و کاهش تشکیل محصولات جانبی می‌شوند.