[풍력 발전을 통한 암모니아 생산] 스탠퍼드 연구진, 지속 가능한 농업을 위한 풍력 발전 암모니아 생산 개척
스탠퍼드 대학교와 킹 파드 석유 및 광물 대학교에서 지속 가능한 농업의 획기적인 혁신이 이루어졌습니다. 연구자들은 풍력 에너지를 사용하여 공기로부터 암모니아를 생산하는 혁신적인 장치를 개발했습니다. 이 개발은 현재 전 세계 에너지 소비의 2%와 연간 이산화탄소 배출량의 1%를 차지하는 100년 된 암모니아 생산 공정을 변화시킬 수 있습니다. 12월 13일 사이언스 어드밴스에 발표된 이 연구는 이 기술의 첫 번째 성공적인 현장 시연을 의미합니다. 이 혁신적인 시스템은 특별히 설계된 메쉬를 통해 공기를 흡입하여 작동하며, 천연가스에 크게 의존하고 높은 온도와 압력이 필요한 기존 암모니아 생산 방법에 대한 잠재적인 대안을 제공합니다. 스탠퍼드 대학교의 마거리트 블레이크 윌버 자연과학 교수이자 이 연구의 수석 저자인 리처드 자레는 "이번 혁신을 통해 공기 중의 질소를 활용하고 암모니아를 지속 가능하게 생산할 수 있게 되었습니다."라고 설명합니다. "이는 탈중앙화되고 친환경적인 농업 접근 방식을 향한 중요한 발걸음입니다." 연구팀은 습도, 풍속, 염분 수준, 산도 등 암모니아 생산에 영향을 미치는 다양한 환경 요인을 조사하는 종합적인 연구를 수행했습니다. 그들은 또한 공정을 최적화하기 위해 물방울 크기, 용액 농도, 그리고 물질 상호작용의 영향을 조사했습니다. 그들의 연구에서 중요한 측면은 반응을 효과적으로 촉매하기 위해 산화철과 불소와 황을 포함한 산성 고분자의 이상적인 혼합물을 결정하는 것이었습니다. 기존 방법과 달리, 이 새로운 접근 방식은 외부 전압원 없이 상온 및 표준 대기압에서 작동합니다. 이 시스템은 촉매로 코팅된 메쉬를 통해 공기를 통과시켜 암모니아를 생성하여 온실 환경에서 수경 재배에 적합한 농도를 달성합니다. 실험실 실험 결과, 분무 시스템을 통한 물 재활용이 단 2시간 이내에 식물 수정을 위한 충분한 암모니아 농도를 생성할 수 있는 것으로 나타났습니다. 혁신의 잠재력은 농업을 넘어 확장됩니다. 암모니아의 청정 에너지 운반체로서의 역할은 높은 에너지 밀도 덕분에 수소 가스보다 재생 에너지를 더 효율적으로 저장하고 운반하는 데 가치가 있습니다. 이를 통해 이 기술은 해운 및 발전과 같은 산업의 탈탄소화를 위한 잠재적인 초석이 될 수 있습니다. 이 기기는 시장 준비 단계에서 2~3년 정도 떨어진 것으로 추정되지만, 연구자들은 암모니아 생산을 늘리기 위해 메쉬 시스템을 확장하는 데 적극적으로 노력하고 있습니다. 연구 공동 저자 찬바샤 바시어는 "이것을 개발할 여지가 많다"고 말합니다. "그린 암모니아는 지속 가능성의 새로운 개척지입니다."라고 Zare는 강조했습니다. "이 방법이 경제적으로 확장될 수 있다면 여러 부문에서 화석 연료에 대한 의존도를 크게 줄일 수 있습니다." 이 기술은 농부들이 현장에서 직접 비료를 생산할 수 있게 하여 제조업체로부터 구매 및 배송할 필요를 없애 농업에 혁명을 일으킬 것을 약속합니다. 이 지역화된 생산 접근 방식은 농업 운영의 탄소 발자국을 크게 줄이면서 농업을 더 지속 가능하고 자급자족할 수 있게 할 수 있습니다.
이 돌파구는 즉각적인 농업 응용 외에도 더 넓은 지속 가능성 목표를 달성하고 화석 연료에 대한 전 세계 의존도를 낮추기 위한 중요한 단계입니다. 기술이 계속 발전함에 따라 보다 친환경적인 농업 및 산업 관행으로 전환하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.
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