供给危机下我国新技能从废水中变化肥质料功率提高三倍

  一个来自我国的科研集体，规划出一种新式催化剂，能够将农业和工业废水中的硝酸盐污染物转化为氨——即尿素化肥出产所依靠的中心化学质料，其转化功率简直到达传统催化剂的三倍水平。

  这篇具体论述该突破性效果的研讨论文，于本年3月18日宣布在《美国化学学会志》（JACS）上，并荣登该期刊的封面。香港《南华早报》5月10日报导指出，这一效果敞开了一扇通往“低能耗抛弃物资源化使用”技能的大门，该技能未来有望有力增强我国的化肥供给链耐性。

  这项立异技能的中心是“双原子催化剂”（dual-atom catalysts，简称DACs）。与单原子催化剂不同，双原子催化剂由两个相邻金属原子组成，能够协同驱动杂乱、多进程的化学反响，例如将硝酸盐转化为氨，或将二氧化碳进行转化。

  但是，双原子催化剂的制备进程长期以来一直是一项充溢艰苦的试错工程，不只缺少充沛的理论指导，金属负载量遍及偏低，并且难以找到一种简洁的方法来精准拼装不同的金属对。

  来自我国科学院福建物质结构研讨所的韩丽丽团队，凭仗深度学习技能训练了一个人工智能（AI）模型，以挑选具有高配对率、能够更简单安定结合在一起的金属对。

  依据这一模型，该研讨团队成功制备了14种经过精细规划的双原子催化剂。这些催化剂的成分涵盖了多种稀土元素，包含钇、钪、镧、铈、钐、铕、铒和镱。

  这些催化剂的金属负载量到达了史无前例的水平，按重量计占比高达12.8%至30.7%，这一数值较此前的职业基准提高了四倍以上。

  值得一提的是，《美国化学学会志》的封面图片正是依据该论文内容制造而成，其构图形象地展现了这种催化剂的微观结构——金属原子呈环状摆放在一个中心点周围，宛如太阳系中行星环绕恒星公转一般。

  当中方研讨团队使用这些催化剂对富含硝酸盐的水体进行电解反响时，因为催化剂外表具有极其丰富的活性金属位点，其氨的产率到达了一般催化剂所能完成水平的2.7倍。

  《南华早报》指出，这项研讨在环境和经济层面所包含的重大意义清楚明了。从农田和工厂车间排放出的硝酸盐污染物，正是引发水体中藻类大规模迸发（即“水华”）以及构成“逝世区”（缺氧死水区）的“重要首恶”。电化学复原技能能够在室温下对硝酸盐进行无害化处理，将其转化为无害的氨。

  而这种氨，正是组成尿素的要害中心产品。尿素是全球最主要的氮肥，现在简直一切的尿素都是经过“博施-迈泽法”（Bosch-Meiser process）出产的，该工艺将氨与二氧化碳结合，其出产的悉数进程简直彻底依靠天然气作为动力。

  2026年3月28日，河南郑州，第23届华夏农资产品买卖暨信息沟通会上，施可丰化工股份有限公司展出的控释尿素。IC Photo

  这种对天然气的高度依靠，近期已在全球化肥商场引发震动。全球大部分尿素交易流源自中东区域，而霍尔木兹海峡正是该区域长期存在的战略咽喉要道。

  一旦该区域产生动乱，天然气和尿素的供给便会遭到揉捏，因而导致价格飙升。当时，伊朗形势的严重，便充沛印证了这一趋势。

  依据此前的报导，作为全球第二大尿素收购国，印度在本年4月就被逼以近乎两个月前两倍的价格，收购了250万吨尿素。

  相比之下，我国凭仗一条“以煤制肥”的工艺道路，坚持了国内化肥产值的安稳，即在高温度高压力条件下，让煤炭、水蒸气与氮气产生反响，生成氨和二氧化碳，随后将二者结合组成尿素。

  但是，不管开始质料是煤炭仍是天然气，组成氨的工艺进程依然是典型的高能耗工业。

  若能找到一种既廉价又高效的方法，从抛弃硝酸盐中提取氨，尽管短期内尚没有任何方法替代那些大型化肥工厂的主导地位，但这却能供给一种极具价值的备用技能，然后逐步增强我国化肥供给系统的耐性与安全性。

  “这种能够将有机抛弃物转化为植物营养的催化剂，其价值远不止于精妙的化学工艺自身，更预示着一种有用的缓冲机制，能够协助咱们从容应对未来或许遭受的任何供给冲击。”《南华早报》这样写道。

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