Sử dụng Amoniac trong khoa học
Amoniac là một trong những sản phẩm quan trọng nhất của ngành công nghiệp hóa chất. Nó được sử dụng để sản xuất phân bón Nitơ, chất nổ và polymer.
Quá trình sản xuất công nghiệp Amoniac được gọi là quy trình Haber-Bosch đòi hỏi nhiệt độ và áp suất cao, và theo đánh giá của các chuyên gia, phải tiêu thụ tới 2% năng lượng sản ra trên Trái đất. Ngoài ra, quá trình này liên quan đến các nguyên tố nặng – các kim loại chuyển tiếp và loạt hợp chất hóa học hoạt tính.
Cách đây vài năm, các chuyên gia từ Đại học mang tên Julius và Maximilian từ Würzburg thuộc Bavaria đã bắt đầu nghiên cứu để phát triển công nghệ mới về điều chế Amoni, từ đó theo con đường phục hồi khử hoá chất đã làm ra Amoniac.
Chuyển hoá nitơ thành amoniac
Năm 2018, các nhà khoa học thông báo đã có thể tổng hợp Amoni từ Nitơ bằng cách sử dụng chất chỉ bao gồm các nguyên tố nhẹ phi kim loại, trong đó thành tố chính là bo. Bây giờ họ đã hoàn thiện công nghệ và đạt được kết quả là phản ứng diễn ra ở nhiệt độ phòng và áp suất thấp mà không cần kim loại chuyển tiếp nữa.
«Chúng tôi biết rằng chuyển hoá Nitơ thành Amoniac sẽ là vấn đề lớn, vì việc này đòi hỏi chuỗi phản ứng hóa học phức tạp thường không tương thích với nhau», - chuyên gia Holger Braunschweig lãnh đạo nhóm nghiên cứu tuyên bố trong thông cáo báo chí của trường Đại học.
Như thường có, khám phá đã diễn ra tình cờ - hoá ra chỉ cần dấu hiệu của nước trong mẫu là đủ gây ra phản ứng cần thiết. Để tin chắc về phát hiện có vẻ ngẫu nhiên này, thay vì nước tinh khiết, các nhà nghiên cứu đã thêm nhiều chất lỏng khác nhau tạo ra môi trường axit, và thậm chí cho cả bia. Và trong tất cả các lần thử, đều nhận được sản phẩm amoni trong hỗn hợp phản ứng.
«Thí nghiệm này khá thú vị, nhưng nó cho thấy hệ thống có sức bền với nước và các hợp chất khác như thế nào», - tác giả đầu tiên của bài báo, TS Marc-André Légaré cho biết:
«Khử Nitơ thành Amoniac là một trong những phản ứng hóa học quan trọng nhất đối với nhân loại. Lần đầu tiên quá trình này được thực hiện bằng cách dùng bia, và điểm đặc biệt mang tính biểu tượng là khám phá đã diễn ra chính ở Đức vốn nổi tiếng về bia!» - một tác giả khác là TS Rian Dewhurst nhận xét.
Sau đó, các nhà khoa học phát hiện ra rằng những phản ứng then chốt cũng có thể diễn ra khi sử dụng axit rắn, khiến cho tiến trình càng đặc biệt thuận tiện.
Công nghệ mới để thu được Amoniac từ bia
Các tác giả lưu ý rằng dù có những ưu điểm công nghệ mới vẫn còn xa mới tới được quy trình hiện thực sản xuất amoni ở cấp công nghiệp. Theo lời các nhà khoa học, để đạt kết quả thích ứng hơn và kinh tế hơn, vẫn cần phải tìm cách tạo hình dạng nhất định cho các hạt hoạt tính. Nhưng điều chính yếu nhất đã làm được là tìm thấy nguyên tố nhẹ và giá thành rẻ, đó là Bo, thay thế các kim loại nặng trong phản ứng phức tạp và tốn kém.