Penggunaan teknologi laser telah merevolusi metode fiksasi nitrogen, menyediakan cara baru untuk mensintesis amonia dalam kondisi ruangan. Baru-baru ini, para peneliti menggunakan laser CO2 komersial untuk pertama kalinya untuk memutus ikatan rangkap tiga nitrogen-nitrogen, sehingga memberikan alternatif ramah lingkungan baru terhadap proses Haber-Bosch.
Tim peneliti internasional dilaporkan menggunakan laser untuk mengubah litium oksida menjadi logam litium, yang kemudian secara spontan bereaksi dengan nitrogen di udara untuk membentuk litium nitrida. Garam ini mudah dihidrolisis menjadi amonia, sehingga metode ini memecahkan rekor hasil.
Huize Wang, penulis pertama dari Helmholtz Institute for Renewable Energy di Jerman, mengatakan, "Kami memperkenalkan konsep perintis yang menggunakan laser berenergi tinggi untuk memfasilitasi konversi berbagai oksida menjadi nitrida."
Dia menambahkan, "Kami mencapai hasil yang belum pernah terjadi sebelumnya pada suhu kamar dan tekanan atmosfer. Hasil ini luar biasa dibandingkan metode lainnya." Hasil aktualnya dua kali lipat lebih tinggi dibandingkan solusi canggih lainnya, termasuk metode elektrokimia dan mekanokimia.
Ini adalah pendekatan yang benar-benar baru untuk memproduksi amonia hijau, yang berpotensi lebih berkelanjutan dibandingkan proses Haber-Bosch,” kata Victor Mougel, pakar konversi elektrokimia molekul kecil di Institut Teknologi Federal Swiss di Zurich, Swiss. “The Proses Haber -Bosch sangat boros energi karena beroperasi pada suhu dan tekanan tinggi, dan juga menyebabkan emisi CO2."
Selain itu, katanya, metode baru ini “menawarkan fleksibilitas operasional dan manfaat lingkungan” karena dapat bekerja dalam kondisi sekitar. Proses ini juga dapat menghasilkan amonia langsung di tempat yang dibutuhkan, sehingga mengurangi biaya transportasi.
Tim menggunakan laser inframerah untuk menyediakan energi yang cukup untuk memisahkan ikatan litium-oksigen untuk menghasilkan logam litium dari litium oksida. Saat terkena udara, logam litium secara spontan bergabung dengan nitrogen, memutus ikatan kovalen rangkap tiga nitrogen-nitrogen untuk menghasilkan litium nitrida.
Dia lebih lanjut menjelaskan, "Selanjutnya, kita mendapatkan amonia dan litium hidroksida dengan menghidrolisis litium nitrida yang dihasilkan laser. Selain itu, metode ini memberikan peluang untuk daur ulang bahan kimia. Laser dapat menginduksi konversi litium hidroksida kembali menjadi litium nitrida, sehingga secara efektif mengakhiri proses tersebut. siklus litium."
Dia menambahkan: "Ini sekaligus menjadi konsep baru lainnya - konversi hidroksida menjadi nitrida."
Namun, Ifan Stephens, pakar elektrokimia dan fiksasi nitrogen di Imperial College London (Inggris), tetap skeptis. Dia mengatakan: "Saya skeptis bahwa hasil yang tinggi seperti itu akan berkelanjutan dalam jangka panjang. Selain itu, fakta bahwa ini adalah proses batch, bukan proses berkelanjutan, akan sangat membatasi kelayakannya. Fakta bahwa teknik elektrokimia memungkinkan terjadinya pengoperasian berkelanjutan merupakan keuntungan signifikan dibandingkan metode baru yang diinduksi laser."
Selain itu, kebutuhan energi laser dapat menimbulkan masalah dalam meningkatkan sintesis amonia. Ia menambahkan: "Jika Anda hanya memproduksi amonia dalam skala kecil sebagai pupuk di daerah terpencil, maka efisiensi energi menjadi kurang penting."
Para peneliti berpendapat bahwa metode mereka menawarkan keunggulan signifikan dibandingkan elektrokimia, seperti desolvasi dan penyederhanaan. Selain itu, semua metode sintesis amonia yang muncul menghadapi tantangan terbesar seiring dengan peningkatan produksi. Para peneliti membayangkan meningkatkan proses dengan mendistribusikan bubuk litium oksida pada permukaan kisi dan kemudian menyinari susunan sel reaktif satu per satu dengan laser. Selain itu, para peneliti mengamati bahwa oksida lain menunjukkan perilaku serupa, seperti magnesium, aluminium, seng dan kalsium, meskipun dengan hasil yang lebih rendah.
Dia menjelaskan, "Ini mungkin karena oksida lain lebih sulit dipisahkan dan dihidrolisis." Namun, reaktivitas logam alkali dan alkali tanah terhadap nitrogen nampaknya menjanjikan. Dia menyatakan, "Penelitian terbaru kami menunjukkan bahwa logam yang melimpah seperti magnesium dan kalsium juga dapat memecah nitrogen."
