Une avancée chinoise transforme les eaux usées polluées en ammoniac pour la production d’engrais
Une équipe chinoise a développé une méthode de conversion du nitrate présent dans les eaux usées en ammoniac. Utilisé comme ingrédient de base dans l'engrais à base d'urée, ce nouveau processus de valorisation des déchets-en-ressources est moins cher,-efficace en énergie et-change la donne.
Actuellement, les eaux de ruissellement agricoles et industrielles contiennent souvent de grandes quantités de nitrate. Cela provient d’éléments tels que les engrais usagés, les déchets animaux, les déchets d’usines chimiques et le traitement des eaux usées.
Une trop grande quantité peut être désastreuse pour les écosystèmes locaux, entraînant des problèmes tels que la prolifération d’algues. Ceux-ci conduisent à leur tour à des zones mortes dans les cours d’eau où les niveaux d’oxygène chutent, tuant les organismes aquatiques comme les poissons.
Cela peut également entraîner une contamination des eaux souterraines et des risques associés pour la santé des personnes et des animaux. Pour contrer cela, la plupart des pays ont tendance à traiter les eaux usées pour éliminer les nitrates, mais cela coûte cher et consomme beaucoup d'énergie.
Mais il se peut que cela manque une astuce, car le nitrate contient de grandes quantités d’azote, un composant clé de l’engrais en premier lieu. Une équipe chinoise a donc décidé de trouver un moyen d’exploiter cette énorme ressource potentielle.
Des déchets-à-une percée en matière d'engrais
L'ammoniac, au cas où vous ne le sauriez pas, est l'un des produits chimiques industriels les plus importants au monde. Il est utilisé pour fabriquer des éléments tels que des engrais, des explosifs, des produits chimiques, des réfrigérants et potentiellement de futurs systèmes énergétiques à hydrogène.
Cependant, sa conversion en ces produits chimiques est normalement très coûteuse et consomme beaucoup d'énergie. Cela se fait généralement à l'aide d'un procédé appelé Haber-Bosch, qui mélange de l'azote pur et de l'hydrogène pour produire de l'ammoniac.
Ce processus nécessite des températures et des pressions très élevées, généralement obtenues en utilisant du gaz naturel. Selon certains rapports, cela représente à l’échelle mondiale environ 1 à 2 % de la consommation mondiale d’énergie.
Ainsi, si vous pouvez fabriquer de l’ammoniac à partir de nitrates résiduels, vous réduisez potentiellement la pollution, réduisez la consommation d’énergie et réduisez la dépendance à l’égard des matières premières importées. Cela pourrait donc faire une sorte de production circulaire d’engrais, et c’est une grosse affaire.
Le cœur de la découverte est un nouveau super catalyseur qui facilite le processus. Au cas où vous ne le sauriez pas, ce sont des matériaux spéciaux qui permettent à une réaction chimique de se produire plus rapidement et plus efficacement.
Dans ce cas, l'équipe chinoise a utilisé ce qu'on appelle un catalyseur à double-atome (DAC). Cela diffère des catalyseurs traditionnels qui ont tendance à utiliser soit des matériaux à atomes uniques, soit des nanoparticules.
Plus de travail nécessaire
Pour la conversion du nitrate en ammoniac, l'utilisation de deux atomes complémentaires est essentielle pour des processus en plusieurs-étapes comme celui-ci. En effet, « l’équipe de balises » atomique permet mieux les transferts d’électrons, les molécules intermédiaires, la rupture de liaisons et la formation de liaisons.
Il est intéressant de noter que l’équipe a également utilisé l’intelligence artificielle (IA) pour trouver les meilleures paires d’atomes pour cette tâche. Ainsi, au lieu d'effectuer des milliers d'essais-et-expériences physiques d'erreurs, l'IA les a aidés à affiner les meilleurs potentiels à tester, économisant ainsi de nombreuses heures de temps perdu.
Et cela a vraiment payé. Selon l'équipe, le catalyseur est près de trois fois plus efficace que d'autres catalyseurs similaires. Si cela est vrai, cela signifie que cela pourrait produire des rendements d’ammoniac, des taux de conversion et moins de déchets beaucoup plus élevés.
Tout cela se traduit par un meilleur rapport qualité-prix tout en faisant face à un polluant industriel et agricole très grave. Une avancée sans aucun doute, mais il est important de noter que ce travail est encore en cours.
À l’heure actuelle, l’équipe n’a réussi à présenter le catalyseur que dans des conditions de laboratoire et en petits lots. Il reste à prouver s'il peut fonctionner dans le « monde réel », s'il peut être mis à l'échelle et si le processus peut gérer divers contaminants au-delà du nitrate dans les eaux usées des aliments pour animaux.
