Agricoltori africani che sono in grado di produrre il proprio fertilizzante solo dall'aria. Bhaskar S. Patil avvicina questa prospettiva con un reattore rivoluzionario che converte l'azoto dall'atmosfera in NOx, la materia prima per il fertilizzante. Il suo metodo, in teoria, è fino a cinque volte più efficiente dei processi esistenti, consentendo alle aziende agricole di avere un'installazione su piccola scala senza la necessità di grandi investimenti. Consegue il dottorato il 10 maggio presso la Eindhoven University of Technology (TU/e).

La produzione di una delle materie prime chiave per i fertilizzanti, ammoniaca (NH3) o ossido di azoto (NOx), è un processo ad alta intensità energetica che è responsabile di circa il 2% di tutte le emissioni globali di CO2. Però, non è più possibile ridurre il consumo di energia tramite gli attuali processi di produzione poiché il consumo energetico teoricamente minimo possibile è già stato più o meno raggiunto.

Due tipi di reattore

Così il dottorando indiano Patil ha cercato metodi alternativi per produrre ammoniaca e ossidi di azoto per la sua ricerca di dottorato, costruire due tipi di reattore, il reattore Gliding Arc (GA) e il reattore Dielectric Barrier Discharge (DBD). Nei suoi esperimenti il ​​reattore GA in particolare sembrava essere il più adatto alla produzione di ossidi di azoto. In questo reattore, sotto pressione atmosferica, un frontale al plasma (una specie di mini fulmine) scivola tra due superfici metalliche divergenti, partendo da una piccola apertura (2 mm) fino a una larghezza di 5 centimetri. Questa espansione fa raffreddare il plasma a temperatura ambiente. Durante la traiettoria del "fulmine", le molecole di azoto (N2) e ossigeno (O2) reagiscono nelle immediate vicinanze del fronte del fulmine agli ossidi di azoto (NO e NO2).

Africa

Patil ha ottimizzato questo reattore e con un volume di 6 litri al minuto è riuscito a raggiungere un livello di consumo energetico di 2,8 MJ/mole, un bel miglioramento rispetto ai metodi sviluppati commercialmente che utilizzano circa 0,5 MJ/mole. Con il minimo teorico del reattore di Patil, però, essendo molto più basso (0,1 MJ/mole), a lungo termine questa tecnica al plasma potrebbe essere un'alternativa efficiente dal punto di vista energetico all'attuale produzione di ammoniaca e nitrati che consuma energia. Un ulteriore vantaggio è che il metodo Patil non richiede materie prime aggiuntive e la produzione può essere generata su piccola scala utilizzando energia rinnovabile, rendendo la sua tecnica ideale per l'applicazione in aree remote che non hanno accesso alle reti elettriche, come parti dell'Africa, ad esempio.

Stimolare la crescita delle piante

Le industrie tedesche Evonik, che è stato coinvolto in questo progetto di ricerca, sta proprio ora lavorando all'ulteriore sviluppo del reattore. Inoltre, un altro dottorando alla TU/e ​​ha iniziato ad elaborare questa tecnologia in casi concreti di business. Oltre all'uso in fattorie remote, questa tecnica può essere utilizzata anche per stimolare la crescita delle piante nelle serre e per immagazzinare energia sostenibile nei combustibili liquidi.