Un sistem pilot produce uree direct pe câmp, folosind biobaterii și energie solară
Proiectul CONFETI, coordonat de Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), a încheiat trei ani de cercetare prin punerea în funcțiune a unei instalații pilot capabile să producă uree — un îngrășământ azotat utilizat pe scară largă în agricultură — direct pe câmp, cu ajutorul energiei regenerabile.
Fertilizantul este obținut din dioxid de carbon (CO₂) și nitrați într-un reactor electrochimic alimentat cu energie de la biobaterii și panouri solare. Instalația experimentală, amplasată într-un cadru agricol din Viladecans, include și un reactor fotochimic ce produce amoniac, un compus esențial în fabricarea ureei, folosind lumina soarelui.
Punerea în funcțiune a acestui sistem reprezintă unul dintre principalele repere ale proiectului, care a dus tehnologiile dezvoltate din laborator în teren pentru a explora alternative la procesele convenționale de producere a îngrășămintelor azotate. Prototipul a funcționat pe parcursul întregii veri și după recentele perioade de ploi abundente, în timp ce consorțiul continuă să studieze performanța sa în condiții reale.
„Principala provocare a fost mutarea dispozitivului din laborator într-un cadru agricol. A fost una dintre cele mai dificile sarcini”, explică Gonzalo Guirado, profesor în Departamentul de Chimie al UAB și coordonatorul proiectului. „Datorită eforturilor echipei, a fost posibil să validăm dispozitivele și componentele lor în laborator și să le aducem aici pentru testare într-un mediu real”, adaugă el.
Trei tehnologii complementare
Sistemul CONFETI combină trei dezvoltări tehnologice complementare. Prima este un reactor electrochimic ce produce uree din CO₂ și nitrați, printr-un proces ce oferă o alternativă la metodele industriale convenționale, energofage și cu impact ridicat asupra mediului.
O caracteristică distinctivă a sistemului este că reactorul este alimentat prin combinarea biobateriilor cu panourile solare. Biobateriile utilizează activitatea microbiană și materia organică prezentă în sol pentru a genera electricitate. Un sistem electronic gestionează această energie împreună cu cea provenită de la panourile solare pentru a alimenta reactorul electrochimic. Ambele sisteme de generare a energiei funcționează la instalația pilot și constituie a doua dezvoltare tehnologică.
A treia componentă este un reactor fotochimic care transformă nitrații din apă în amoniac, folosind lumina solară și un fotocatalizator. Procesul permite și separarea și recuperarea acestui material pentru reutilizare. Tehnologia este concepută să valorifice nitrații pe care culturile nu îi absorb, cu scopul de a-i recupera și reutiliza ca îngrășăminte.
Provocarea trecerii de la laborator la câmp
Integrarea diferitelor dispozitive într-o instalație din mediul agricol a fost una dintre principalele provocări ale proiectului. Spre deosebire de testele de laborator, sistemul pilot este expus condițiilor meteorologice și caracteristicilor specifice ale mediului înconjurător, ceea ce permite studierea funcționării sale în condiții mai apropiate de cele ale unei viitoare aplicații.
Testele ajută la caracterizarea diferitelor componente și a sistemului integrat și la identificarea problemelor tehnice ce trebuie abordate în etapele ulterioare de dezvoltare.
„Ceea ce vrem să demonstrăm cu CONFETI este că există o altă modalitate de a produce îngrășăminte, folosind poluanți precum CO₂ și nitrații și transformându-i în produse cu valoare adăugată cu ajutorul energiei verzi”, spune Guirado. „În plus, tehnologia noastră permite producerea îngrășămintelor în mod sustenabil chiar în locul unde vor fi utilizate și furnizarea lor la cerere, astfel încât să nu fie nevoie să fie depozitate.”
Această viziune deschide posibilitatea dezvoltării în viitor a unor sisteme locale de producere a îngrășămintelor, care să valorifice resursele disponibile în mediul agricol. Sunt necesare însă cercetări suplimentare pentru a evalua viabilitatea tehnică, de mediu și economică a aplicării comerciale.
