Замонавий дунё аҳолисининг деярли 70 фоизини минерал ўғитлаш орқали етиштирилган деҳқончилик маҳсулотлари озиқ-овқат билан таъминлайди. Бу жараён ўта мураккаб кимёвий реакциялар асосига қурилган бўлиб, катта энерготехнологик қувватларни талаб қилади. Соҳадаги яқинда қайд этилган илмий янгилик – япон олимларининг ихтироси ҳақида.
Исталган деҳқончилик маҳсулотларини етиштириш борасида бугунги кунда минерал ўғитлардан фойдаланмасдан туриб юқори даражада ҳосил олишнинг имкони йўқ. Минерал ўғитларнинг асосий қисмини эса аммиак асосида тайёрланадиган селитра ва карбамид ташкил қилади. Умуман олганда, синтетик аммиак — минерал ўғитлар ишлаб чиқариш учун энг бирламчи хом ашё ҳисобланади.
Жаҳоннинг деярли барча йирик кимё корхоналарида, шу жумладан, Ўзбекистондаги кимё заводларида ҳам аммиак «Габер жараёни» деб номланадиган кимёвий реакциялар кетма-кетлигига асосланган технологик жараён асосида ишлаб чиқарилади. Габер — келиб чиқишига кўра яҳудий бўлган немис кимёгари бўлиб, у денгиз орқали Чилидан Германияга келтириладиган табиий селитранинг 1914—1918 йиллардаги Биринчи жаҳон уруши пайтида йўли тўсилгани боис Германияни селитра билан таъминлашнинг муқобил усулларини излаш асносида аммиакни сунъий синтез қилиш йўлини топган. Шу сабабли ҳам жараён унинг номи билан аталади.
Жараён аввал метан газини парчалаш орқали ундан водород ажратиб олиш, кейин эса ушбу водородга ҳаводан олинган азотни боғлаш орқали якунда кимёвий формуласи NH3 бўлган синтетик суюқ аммиак олиш билан кечади. Аммиак ишлаб чиқариш технологияси мураккаблиги жиҳатдан энг қийин кимёвий технологик жараёнлар қаторига киради. Бунда ўта юқори ҳарорат (+530℃ атрофида) ва босим (250 кгк/см2 дан юқори), бир неча хил катализаторлар ҳамда катта қувватли компрессор-машиналар зарур бўлади.
Жараённинг муаммоли жиҳатларидан бири — энг якуний босқич — синтез камерасида азот ва водород газлари ўзаро бирикиб, аммиакка айланиши учун, албатта, темир катализатори мавжуд бўлиши керак. Мазкур катализатор эса фақат 350 ℃ дан юқори ҳароратларда иш бера бошлайди. Бундай юқори ҳарорат даражаларини барқарор таъминлаш учун эса жуда катта энергия миқдори сарфланади. Умуман олганда, бу борадаги ФИК 30-40 фоиз атрофида бўлади холос. Лекин ҳозирда бошқа усуллардан кўра энг самаралироғи ҳам шу.
Кўриб турганингиздек, аммиакнинг ўзи учун ҳам хом ашё бу қазилма бойлик — метан гази бўлади. У жараёнда бир вақтнинг ўзида хом ашё ва ёқилғи сифатида ҳам иштирок этади. Аммиакни сунъий синтез қилиш учун қўллаб кўрилган бошқа муқобил энергия манбалари, хусусан, шамол энергияси сингарилар беқарорлиги ва ишончли эмаслиги билан истисно қилинади. Хом ашё сифатида таркибида водород тутувчи бошқа моддаларни (сувни) қўллаш ҳам метанни қўллашдан кўра яхшироқ натижа бермайди. Шу сабабли мавжуд усулларнинг ўзи билан, лекин энергия сарфини камайтириш орқали самарадорликни ошириш масаласи кимёгарлар олдида доим долзарб бўлиб келган. Бироқ юқорида айтганимиздек, қайсар темир катализатор 350℃ дан юқори ҳароратлардагина иш бера бошлайди.
Пастроқ ҳароратларда ҳам ишлайдиган катализаторларни яратиш борасида кимёгарлар анчадан буён изланиб келмоқда. Афтидан, япон олимларида бу борада дастлабки катта илмий ютуқ қайд қилинганга ўхшайди. Ҳар ҳолда Токио технологиялар институти кимё фани доктори Мичикадзи Хара бошчилигидаги илмий гуруҳ томонидан Nature журналида 24 апрель куни эълон қилинган мақолада шунга даъво қилинмоқда. Хусусан, доктор Харанинг ўзи Nature communications’га берган изоҳида «Бизнинг катализатор H2 ва N2 газларидан 50℃ ҳароратда ҳамда 20 кЖ/мол га тенг бўлган фавқулодда паст фаоллаштириш энергияси билан ҳам аммиак ишлаб чиқара олади», — дея таъкидлаган.
Мақолада айтилишича, доктор Харанинг паст ҳароратли катализатори нанотехнологияларни қўллаган ҳолда яратилган бўлиб, CаFH қаттиқ эритмаси сиртига ўрнаштирилган рутений (Ru) элементи нанозарраларидан ташкил топган. Бунда олимлар кальций гидриди — CаH2 га фторнинг қўшилиши туфайли нисбатан паст ҳарорат ва босимда ҳам самара берадиган катализатор ҳосил бўлишига эришган. Спектроскопик таҳлил ва компьютер моделлаштириши орқали эса олимлар ушбу катализаторнинг аммиак синтези жараёнини қандай қилиб юзага келтиришини кўрсатиб берган.
Илмий мақолада баён қилинишича, катализаторнинг таъсир моҳияти қуйидагича: кальций-фторид (Cа-F) боғланишнинг мустаҳкамлиги, кальций-водород (Cа-H) боғланиш мустаҳкамлигидан кўра барқарорроқ бўлгани учун кальций-фториди боғи кальций-водород боғланишини янада сусайтиради. Натижада, рутений катализатор кристалларидан водород атомларини суғуриб чиқара оладиган бўлиб қолади ва унинг ўрнига электронлар қолдиради. Кейин эса ушбу водород атомлари рутений нанозарраларидан H2 гази кўринишида десорбцияланиб чиқиб кетади.
Бунга 50℃ ҳарорат ҳам кифоя қилади. Катализатор «тутиб олган» электронлар ва фтор ионлари орасидаги зарядларнинг ўзаро итарилиши эса кристаллдаги энергетик тўсиқларни пасайтиради ва шу орқали материалга юқори электрон сиғим бағишлайди. Ажралиб чиққан электронлар эса N2 гази кўринишидаги азот молекуласининг атомлари орасидаги боғланишларни узиб ташлайди ва муҳитда аммиак ҳосил бўлишига олиб келади.
Бу усул синовлардан муваффақиятли ўтса ва амалиётга татбиқ этилса, аммиак ишлаб чиқаришнинг ушбу янги технологик усули энергия тежамкорлиги нуқтаи назаридан соҳада катта истиқболларни очиши керак. Натижада, бир тонна аммиак олиш учун сарфланаётган энергия миқдорининг кескин камайиши ортидан атмосферага ташланадиган углерод диоксиди газининг миқдори камайтирилишига ҳам эришилиши мумкин (Айтганча, бутун дунё бўйича аммиак заводлари, атмосферага чиқарилаётган CО2 газининг, тахминан, ≈3 фоизининг улушини ташлар экан).
Қолаверса, у орқали метаннинг ёқилғи сифатида эмас, балки фақат хом ашё сифатида ишлатилишига ўтилиши мумкин (бу эса юқори қўшилган қийматга эга тайёр маҳсулотлар ишлаб чиқарилишига йўналтирилиши мумкин). Буларнинг ҳаммаси ўз навбатида икки тарафлама катта фойда келтириши кутилмоқда: биринчидан, озиқ-овқат хавфсизлиги борасида арзон минерал ўғитлар ишлаб чиқариши йўлга қўйилиши билан катта самара берса, иккинчидан, «Габер жараёни»нинг экологик кўрсаткичларини ҳам анча яхшилаши тайин.
Музаффар Қосимов тайёрлади.
Изоҳ (0)