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DIY生态友好肥料

通过|2021年3月16日

微型等离子体反应器模仿可再生氮肥使用阳光,水和空气来模仿可再生氮肥。

你有多少盛开的花园?温室生长水果和蔬菜,一个小农场生产各种作物,垂直园艺业务,或大麻生产设施?每年你都会购买滋养自然的奇迹从土壤中出现,令人兴奋的感官,让我们快乐,活着和良好。

你猜怎么着?母亲自然制作了肥料,并以闪电速度与蓝色的闪光闪烁。该高能量螺栓产生空气通道,雷电通过其相关的温度约为30,000℃。闪电闪光是充满活力的,足以形成兴奋的氧气等离子体(o2)和氮(N2)的原子、离子和分子,它们一起反应形成臭氧和氮氧化物,然后在雨中溶解,形成硝酸盐水溶液:这是植物生长的重要成分。

自然已经将所有这些能量放在良好的使用中。据称,闪电诱导的大气分子的反应制造了越来越复杂的反应,这是对地球上生命的创造和演变的负责,由大自然的固定氮能力持续。

目前,大约1%的全球化肥供应通过闪电造成了表面上。据估计,雷暴中的每个螺栓将大约7公斤的氮气转化为活性硝酸盐。本质上的这种壮举引发了使用可再生太阳能电力到产生产生氮气的浆料反应器中空气微型电气放电的愿景(没有2),可溶于水中形成硝酸盐,可作为植物和作物生长的水相营养物的可持续来源。值得注意的是,排放物中产生的臭氧起到消毒剂的作用,并为水提供额外的氧气。

划分的自含量,自含量,模块化等离子体反应器模仿使用阳光,水和空气的可再生氮肥的闪光,并且最近被荷兰埃因霍雅大学的研究人员减少到实践。他们开发了独立的小型化学植物,目前正在乌干达,非洲的非洲进行评估,用于生产现场硝酸盐肥料。乌干达的现场测试正在进行(见视频)。

与大型肥料生产工厂相比,模块化肥料生产装置被认为是新兴市场快速增长人口的首选选择,因为它提供了低资本成本和缩小经济规模的好处。

太阳能等离子体技术利用无催化剂的滑动弧反应器,其中气态N流2和o.2会被电激发,使它们在等离子体区发生反应,主要产生一氧化氮(NO)。NO被进一步氧化为NO2,它溶解在水中以形成微酸性硝酸盐NO3.- - - - - -稀释后使用溶液饲料植物。应当注意,通过将催化剂引入设计中,可以增强等离子体辅助反应器的能量效率 - 目前是多么研究的主题。

值得注意的是,在这种类型的反应器中,等离子体在电弧电极之间最窄的间隙处点燃,通过气体流穿过电弧的长度,在间隙较宽的一端淬火,并重复这样的循环。在众多的反应器结构中,滑动弧设计是最高效和最有前途的小型等离子体辅助固氮。

类似的单机设备正在开发中VitalFluid在美国,有前途的自制化肥生产商用设备将在三到五年内投入市场。创新的小型等离子体反应堆技术可以在使用时提供肥料。它们使用可再生电力,为发展中国家的农民提供了优势。模块化规模的化肥厂被认为具有成本效益和资源效率;它们降低了运输成本,允许现场生产,并提供多用途的供求关系。模块化的建造,可以想象模块化的等离子体反应堆被组装成像乐高积木一样的更大的集成单元,以提供独立的肥料工厂设计的滴灌作物,并与农场的农业需求规模。这些水肥料的其他应用设想包括但不限于垂直农业公司和水培水果和蔬菜温室。

值得注意的是,欧盟的地平线2020研究计划为新兴的可持续园艺行业推动了这些创新的氮固定解决方案。与其他能量和排放密集型工艺相比,新的等离子体辅助氮固定方法具有显着的优势,例如轻度操作条件,环保碳足迹和分散肥料生产的适当性。

当我们过渡到一个净零的世界,这是可能的新兴和令人兴奋的技术,模拟大气化学雷击,将催化一场可持续的农业革命,提供绿色替代品的碳中和循环食品生产经济。

您甚至可能会在您附近的商店发现消费者有针对性的微肥料单元,以帮助您自己的花园成长!

写的:Geoffrey ozin

多伦多大学太阳能燃料集团,电子邮件:g.ozin@utoronto.ca, 网站:www.solarfuels。uToronto.ca.

参考:Li,S.,Medrano,J。A.,Hessel,V.和Gallucci,F.最近的等离子体辅助氮固定研究进展:综述。流程,2018,6(12),248