Կա՞ մշակաբույսերը պարարտացնելու ավելի կլիմայական եղանակ: Պատասխանը կարող է փչել քամու մեջ

Բույսերը բնականաբար «արևային էներգիայով են աշխատում», բայց կա ածխածնի հետք՝ կապված դրանք որպես բերք աճեցնելու հետ: Տրակտորների և այլ սարքավորումների սնուցման համար օգտագործվող վառելիքը այդ հետքի մի մասն է, բայց ամենամեծ բաղադրիչը 36% կարգով կապված է բնական գազի հետ, որն օգտագործվում է սինթետիկ ազոտային պարարտանյութեր պատրաստելու համար:

Բնական գազի համաշխարհային շուկայում հակամարտությունների հետևանքով առաջացած խափանումների և կլիմայի փոփոխության հետ կապված հրատապ անհրաժեշտության միջև ազոտական ​​պարարտանյութի կախվածությունը հանածո վառելիքից դառնում է անհիմն: Իդեալական լուծումը կլինի ազոտի ցածր ածխածնային հետքի մատակարարման միջոց գտնելը, օգտագործելով տեղական, վերականգնվող էներգիան: Հնարավո՞ր է դա։ Այս դեպքում պատասխանը կարող է լինել բառացիորեն «փչել քամու մեջ»:

Կանաչ բույսերը աճելու էներգիան ստանում են արևից ֆոտոսինթեզի գործընթացի միջոցով: Նրանք անում են; Այնուամենայնիվ, անհրաժեշտ են սննդանյութեր՝ հանքանյութեր, որոնք նրանք կլանում են հողից իրենց արմատներով: Ազոտը, ֆոսֆորը և կալիումը բույսի ամենամեծ կարիքներն են, և գյուղատնտեսության կամ այգեգործության մեջ դրանք մատակարարվում են որպես պարարտանյութ: Մարդկության պատմության ընթացքում ազոտը ամենասահմանափակ տարրն էր մշակաբույսերի արտադրության համար, և քանի որ բնակչությունը մեծանում էր ազոտի հասանելի աղբյուրները, ինչպիսիք են ընտանի կենդանիների գոմաղբը կամ թռչնի գուանոն, չէին կարող ապահովել այն ամենը, ինչ անհրաժեշտ էր: Բույսերի համար բավարար ազոտ ստանալու խնդիրը որոշ չափով հեգնական է, քանի որ մթնոլորտը պարունակում է 78% ազոտ գազ; սակայն, այն բավականին իներտ է և անհասանելի կենդանի էակների մեծ մասի համար: Ավելի քան 100 տարի առաջ պարարտանյութի վիճակը փոխվեց. Գերմանացի գիտնական Ֆրից Հաբերը հորինել է կատալիզատոր և ճնշման համակարգ՝ օգտագործելու ջրածինը և օդի ազոտի մի մասը և այն վերածել ամոնիակի, որը հասանելի է բույսերին: Մեկ այլ ինժեներ՝ Կարլ Բոշ անունով, կատարելագործել և մեծացրել է գործընթացը այնպես, որ մինչև 1914 թվականը հնարավոր եղավ օրական 20 տոննա օգտագործելի ազոտ արտադրել:

Այս «Haber-Bosch» գործընթացը օպտիմալ կերպով իրականացվում է լայնածավալ օբյեկտներում, որոնցից յուրաքանչյուրը տարեկան արդյունահանում է 1 միլիոն տոննա կարգի կամ բնական գազի աղբյուրներից կամ ածխի գազաֆիկացման միջոցով: Բնական գազը բաղկացած է մեկ ածխածնի և չորս ջրածնի ատոմներից, բայց միայն ջրածինն է անհրաժեշտ օդի ազոտի հետ ամոնիակ ստանալու համար (մեկ N ատոմ երեք ջրածնի ատոմներով): Այդ դեպքում ածխածինը «հանածո» աղբյուրից է, ուստի այն կազմում է «ջերմոցային գազերի արտանետում»: Ջրածնի առաջացման այլ եղանակ կա, որը կոչվում է էլեկտրոլիզ: Ընդամենը պետք է մի քիչ ջուր (երկու ջրածնի ատոմ և մեկ թթվածնի ատոմ) և էլեկտրականություն։ Այս գործընթացը բաժանում է ջրածինը և ազատում անվնաս թթվածինը: Այս սցենարում ածխածնի արտանետում չկա: Պետական ​​և մասնավոր հետազոտողները փորձարկում են փոքրածավալ Haber-Bosch գործընթացները՝ ամոնիակ պատրաստելու համար: Ուշադրության կենտրոնում է եղել քամու կամ արևի կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիայի օգտագործումը: Այս հայեցակարգը մշակվում էր արդեն որոշ ժամանակ։ Օրինակ, 2009-ին Մինեսոտայի համալսարանի Արևմտյան կենտրոնական հետազոտական ​​և արտագնա կենտրոնի 3.75 միլիոն դոլար արժողությամբ փորձնական կայանը օգտագործում էր էլեկտրաէներգիա տեղական հողմային էներգիայի կայանից՝ տարեկան 25 տոննա անջուր ամոնիակ արտադրելու համար: Սա նկարագրված է Մինեսոտայի այդ հաստատության վերականգնվող էներգիայի տնօրեն Մայք Ռիսի հետ հարցազրույցում, որը հրապարակվել է գյուղատնտեսական առևտրային ամսագրում Corn+Soybean Digest: Հոդվածը տեղին վերնագրված էր. «Օդից պարարտանյութ պատրաստե՞լ: Վերականգնվող ամոնիակ պատրաստելու համար խրված քամու էներգիայի օգտագործումը կարող է կայունացնել N գները, կառուցել հողմային էներգիայի շուկաներ»:

Այսպիսով, ի՞նչ է տեղի ունենում 13 տարի անց: Ինչպես ցանկացած նոր քիմիական գործընթաց, այն ժամանակ է պահանջում օպտիմալացման համար: Կան նաև մասշտաբի տնտեսություններ, որոնք դժվարացնում են մրցել լավ կայացած, արդյունաբերական մասշտաբի գործընթացի հետ, ինչպիսին այն է, որն օգտագործվում է ժամանակակից պարարտանյութերի արտադրության համար: Այնուամենայնիվ, հնարավոր է, որ այս տեխնոլոգիայի տարբերակները մոտենում են կոմերցիոն իրագործելիությանը: Ա «Տեխնոտնտեսական վերլուծություն2020 թվականին Տեխաս Tech-ի հետազոտողների կողմից հրապարակված եզրակացությունը, որ «ամբողջ էլեկտրական» ամոնիակը կարող է արտադրվել մոտ երկու անգամ ավելի թանկ, քան սովորական ապրանքային ամոնիակը: Դա եղել է մինչև 2022 թվականի աճող սեզոնի պարարտանյութերի գների կտրուկ աճը (տես. Ժամանակակից ֆերմեր).

Այս հոդվածի համար տված հարցազրույցում Մայք Ռիզը Մինեսոտայի համալսարանի հաստատությունից ասում է, որ այս լուծման համար թափ է ստեղծվում: Բնական գազի գնի աճով, վերականգնվող էլեկտրաէներգիայի ծախսերի նվազմամբ և կլիմայի փոփոխության մեղմացմանն ուղղված պարտավորություններն առաջին պլան են մղվում. այժմ լայն հետաքրքրություն կա այս տեսակի «կանաչ ամոնիակ» տարբերակի նկատմամբ: Ռիզն ասում է, որ պարարտանյութերի լայնածավալ, սովորական ընկերություններից մի քանիսը ուսումնասիրում են, թե ինչպես կարող են շարժվել այս ուղղությամբ: Ռիսի այս տեխնոլոգիայի նկարագրությունը տեղադրված է կենտրոնի կայքում.Կայուն էներգիա և գյուղատնտեսություն վառելանյութ. քամին շշի մեջ դնելը»: UMN-ի հետազոտողները նույնպես հրապարակել են հարակից տնտեսական վերլուծություն.

Տրամաբանական սցենարը միջին մասշտաբի կայանների զարգացումն է 30-ից 200 տոննա/տարի միջակայքում և դրանք տեղակայել գյուղատնտեսական այն շրջաններում, որտեղ կա քամու և արևային էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեծ ներուժ: Այդպիսով պարարտանյութի տրանսպորտային հետքը փոքր կլինի, իսկ շուկան մեկուսացված կլինի համաշխարհային գների տատանումներից: Ակնհայտ է, որ զգալի կապիտալ ներդրումների կարիք կար, բայց դա կարող է մասամբ լուծվել կլիմայի փոփոխության վրա հիմնված սուբսիդիաների կամ ածխածնային վարկերի միջոցով: Այս փոփոխությունը դրական կլինի նաև արևային և հողմային էներգիայի ոլորտի համար, քանի որ այն լուծում է դրանց օգտագործման անհրաժեշտությունը արտադրության պիկ ժամանակահատվածներում, որոնք կարող են չհամապատասխանել ցանցի պահանջարկին: Գոյություն ունի ամոնիակի անկախ գիծ՝ որպես ջրածնի պահպանման ավելի անվտանգ միջոց՝ հետագայում ազատվելու համար շատ տարբեր հավելվածներ.

Կարծես այս պատմությունն արդեն բավականաչափ դրական չէր, կա մի միջոց, որով պարարտանյութերի արտադրությունը կարող է էլ ավելի «կարբոնազերծվել»: Կան բիոէթանոլի բույսեր, որոնք տարածված են ԱՄՆ բազմաթիվ գյուղատնտեսական շրջաններում: Երբ նրանք խմորում են կերային պաշարներից ստացված ածխաջրերը, ինչպիսիք են եգիպտացորենի օսլան, նրանք արտանետում են CO2, բայց այն «ածխածնային չեզոք» է, քանի որ այն առաջանում է մշակաբույսերի վերջին ֆոտոսինթեզից: Այնուամենայնիվ, հնարավոր է գրավել գազի այդ առատ պաշարը և այն փոխազդել ամոնիակի հետ՝ արտադրելով միզանյութ, որը ազոտային պարարտանյութի ավելի հեշտությամբ պահվող և կիրառվող ձև է և կարող է փոխարկվել այլ սովորական ձևակերպումների, ինչպիսիք են UAN կամ դանդաղ արձակման գնդիկները: . Ամոնիակի և էթանոլի արտադրության միջև այս կապի ստեղծումը կունենա և՛ բիզնես, և՛ լոգիստիկ առավելություններ՝ ի լրումն յուրաքանչյուր ապրանքի հետ կապված ածխածնի հետքի կրճատման:

Եզրափակելով, գյուղատնտեսության համար ամոնիակի արտադրության էլեկտրիֆիկացումը, կարծես, հիանալի օրինակ է այն տեսակի լուծման, որը նախատեսված է «էկոմոդերնիստներ», ովքեր պնդում են, որ տեխնոլոգիան հաճախ լուծում է բնապահպանական մարտահրավերներին: Այս դեպքում դա նաև համընկնում է մեր ֆերմերային տնտեսությունը գլոբալ անկայունությունից պաշտպանելու անհրաժեշտության հետ: