طور باحثون من جامعة ستانفورد وجامعة الملك فهد للبترول والمعادن جهازًا مبتكرًا ينتج الأمونيا مباشرة من الهواء باستخدام طاقة الرياح. ووفقا لهم، فإن هذه التكنولوجيا الجديدة، التي تهدف إلى استبدال عملية هابر-بوش، التي تستهلك جزءا كبيرا من الطاقة العالمية وتساهم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، يمكن أن تحدث ثورة في الممارسات الزراعية وتحد من التأثير البيئي.
يعد القطاع الزراعي، الذي يعتمد بشكل كبير على الأسمدة الاصطناعية، مساهمًا رئيسيًا في غازات الدفيئة، حيث يمثل حوالي ثلث الانبعاثات وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة.
وقد أثبت الجهاز المبتكر، الذي تم تطويره تحت قيادة ريتشارد زاري، أستاذ مارغريت بليك ويلبر للعلوم الطبيعية في جامعة ستانفورد، فعاليته خارج حدود المختبر. وأوضح زاري أن "هذا الاختراق يسمح لنا بتسخير النيتروجين الموجود في هوائنا وإنتاج الأمونيا بشكل مستدام. إنها خطوة مهمة نحو اتباع نهج لامركزي وصديق للبيئة في الزراعة".
تتضمن آلية الجهاز سحب الهواء من خلال شبكة مغطاة بمحفزات متخصصة مُحسّنة للظروف البيئية مثل الرطوبة وسرعة الرياح وتكوين الغلاف الجوي. تعمل المحفزات، بما في ذلك مجموعات من أكسيد الحديد والبوليمرات الحمضية الغنية بالفلور والكبريت، على تسهيل إنتاج الأمونيا في درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي، وبالتالي القضاء على الحاجة إلى مدخلات الطاقة الخارجية.
وشدد شياووي سونغ، المؤلف الرئيسي للدراسة وعالم الأبحاث في الكيمياء بجامعة ستانفورد، على الفوائد البيئية لهذه الطريقة. وأشار سونغ إلى أن "هذا النهج يقلل بشكل كبير من البصمة الكربونية لإنتاج الأمونيا". وخلال الاختبارات، أظهر الجهاز قدرته على إنتاج تركيز من الأمونيا يكفي لتخصيب النباتات الدفيئة خلال ساعتين فقط، وذلك باستخدام نظام يتميز بفلتر حجري صغير المسام وآليات إعادة تدوير المياه.
وأشار شنباشا بشير من جامعة الملك فهد إلى أن الجهاز، على الرغم من أنه واعد، إلا أنه سيتطلب ما يقرب من عامين إلى ثلاثة أعوام من التطوير الإضافي قبل أن يتم طرحه في السوق. وتشمل خطط توسيع نطاق التكنولوجيا استخدام أنظمة شبكية أكبر لتعزيز القدرة على إنتاج الأمونيا.
وإلى جانب استخدامه الأساسي في إنتاج الأسمدة، فإن قدرة الجهاز على توليد الأمونيا - وهو مركب ذو كثافة طاقة أعلى من الهيدروجين - تقدم تطبيقات محتملة في تخزين الطاقة المتجددة ونقلها. وهذا يمكن أن يفيد بشكل خاص قطاعات مثل الشحن وتوليد الطاقة.
نُشرت هذه الدراسة في مجلة Science Advances في 13 ديسمبر، وقد تلقت تمويلًا من مكتب القوات الجوية الأمريكية للبحث العلمي وجامعة الملك فهد للبترول والمعادن. ويتصور الباحثون دمج هذه التكنولوجيا في أنظمة الري، مما يتيح توليد الأسمدة في الموقع، الأمر الذي يمكن أن يبسط الممارسات الزراعية بشكل كبير.
