Des chercheurs de l’Université de Stanford et de l’Université du Pétrole et des Minéraux King Fahd ont développé un dispositif révolutionnaire qui produit de l’ammoniac directement à partir de l’air en utilisant l’énergie éolienne. Selon eux, cette nouvelle technologie, visant à remplacer le procédé Haber-Bosch, consommateur d'une part importante de l'énergie mondiale et contribuant aux émissions de dioxyde de carbone, pourrait révolutionner les pratiques agricoles et limiter l'impact environnemental.
Le secteur agricole, fortement dépendant des engrais synthétiques, est un contributeur majeur aux gaz à effet de serre, représentant environ un tiers des émissions selon le Programme des Nations Unies pour l'environnement.
Le dispositif innovant, développé sous la direction de Richard Zare, professeur Marguerite Blake Wilbur en sciences naturelles à Stanford, a prouvé son efficacité en dehors des limites du laboratoire. "Cette avancée nous permet d'exploiter l'azote présent dans notre air et de produire de l'ammoniac de manière durable. Il s'agit d'une étape importante vers une approche décentralisée et respectueuse de l'environnement de l'agriculture", a expliqué Zare.
Le mécanisme de l'appareil implique que l'air soit aspiré à travers un maillage recouvert de catalyseurs spécialisés optimisés pour les conditions environnementales telles que l'humidité, la vitesse du vent et la composition atmosphérique. Les catalyseurs, comprenant des combinaisons d'oxyde de fer et de polymères acides riches en fluor et en soufre, facilitent la production d'ammoniac à température ambiante et à pression atmosphérique, éliminant ainsi le besoin d'apports d'énergie externes.
Xiaowei Song, auteur principal de l'étude et chercheur en chimie à Stanford, a souligné les avantages environnementaux de la méthode. "Cette approche réduit considérablement l'empreinte carbone de la production d'ammoniac", a noté Song. Lors des tests, l'appareil a démontré sa capacité à produire une concentration d'ammoniac suffisante pour la fertilisation des plantes de serre en seulement deux heures, grâce à un système doté d'un filtre en pierre microporeuse et de mécanismes de recyclage de l'eau.
Chanbasha Basheer de l'Université King Fahd a indiqué que l'appareil, bien que prometteur, nécessiterait environ deux à trois ans de développement avant de pouvoir être introduit sur le marché. Les projets de mise à l’échelle de la technologie incluent l’utilisation de systèmes à mailles plus grandes pour améliorer la capacité de production d’ammoniac.
Au-delà de son utilisation principale dans la production d'engrais, la capacité de l'appareil à générer de l'ammoniac, un composé ayant une densité énergétique plus élevée que l'hydrogène, présente des applications potentielles dans le stockage et le transport des énergies renouvelables. Cela pourrait notamment profiter à des secteurs tels que le transport maritime et la production d’électricité.
Publiée dans Science Advances le 13 décembre, l'étude a reçu un financement du Bureau de la recherche scientifique de l'US Air Force et de l'Université du pétrole et des minéraux du Roi Fahd. Les chercheurs envisagent l’intégration de cette technologie dans les systèmes d’irrigation, permettant la production d’engrais sur place, ce qui pourrait considérablement rationaliser les pratiques agricoles.
