人工固氮

人工固氮主要是針對生物固氮而言，通過化學方法，製備出類似生物“固氮菌”的物質，使空氣中的氮氣在常溫常壓下與水及二氧化碳等反應，轉化為氨態氮或銨態氮，進而實現人工合成大量的蛋白質等，最終實現工廠化生產蛋白質食品。

基本介紹

• 中文名：人工固氮
• 通過：化學方法
• 原料：H2和N2

概述

工業上通常用德國化學家

弗里茨·哈伯開創的，以H2和N2 在催化劑、高溫、高壓下合成氨 （化學式為3H2+N2=催化劑，高溫=2NH3）

最近，兩位希臘化學家，位於Thessaloniki的阿里斯多德大學的George Marnellos和MichaelStoukides發明了一種合成氨的新方法(Science，2Oct．1998，P98)。在常壓下，令氫與用氦稀釋的氮分別通入一加熱到570℃的以鍶-鈰-釔-鈣鈦礦多孔陶瓷(SCY)為固體電解質的電解池中，用覆蓋在固體電解質內外表面的多孔鈀多晶薄膜的催化，轉化為氨，轉化率達到78%；對比：幾近一個世紀的哈伯法合成氨工藝通常轉化率為10至15%！他們用線上氣相色譜檢測進出電解池的氣體，用HCl吸收氨引起的pH變化估算氨的產率，證實提高氮的分壓對提高轉化率無效；升高電流和溫度雖提高質子在SCY中的傳遞速度卻因SCY導電率受溫度限制，升溫反而加速氨的分解。

人工固氮的價值

本世紀初以來全球農作物單位面積產量不斷增長，在一定程度上依賴於氮素化肥的施用量不斷增加。農作物依賴於施用氮素化肥所獲得的增產實際上是以消耗能源和污染環境為代價所取得的。在大氣中氮氣含量接近80%，但這種氮氣並不能直接為高等植物吸收利用。人類自從發現豆科植物與根瘤菌共生結瘤固氮現象以來對生物固氮研究已有112年之久，而第一個嘗試合成氨的科學家也已經有131年...人工固氮的前景是無窮的。這會大幅提高開發中國家的糧食產量。這會是人類的福音。

但是人工固氮帶來的生態問題也日益凸顯。N2O（笑氣）的增加導致的溫室效益也不容小視。它對長波的吸收能力是二氧化碳的200倍。推行有機農業減少氮肥消耗，更符合我們走可持續發展的路線。