大家可能也關(guān)注到了，現(xiàn)在霍爾木茲海峽通行受阻，天然氣和尿素的供應(yīng)都變得“緊巴巴”的。最近這段時(shí)間，全球化肥市場(chǎng)簡(jiǎn)直像坐上了過(guò)山車(chē)，心跳指數(shù)拉滿。

這么多國(guó)家中，最慘的莫過(guò)于化肥進(jìn)口大國(guó)印度。據(jù)央視報(bào)道，印度在4月份幾乎是以此前兩倍的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)了250萬(wàn)噸尿素。雖說(shuō)咱們國(guó)家靠著煤制肥的工藝，國(guó)內(nèi)化肥產(chǎn)量一直很穩(wěn)定，但無(wú)論是燒煤還是燒天然氣，合成氨的過(guò)程都是個(gè)“吃能大戶”。在這個(gè)節(jié)骨眼上，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)突破性進(jìn)展，使得化肥安全更具韌性。

這項(xiàng)研究成果于3月18日發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。來(lái)自中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所的韓麗麗團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種新型催化劑，能把農(nóng)田和工廠廢水里的“公害”——硝酸鹽，直接變成生產(chǎn)尿素的寶貝原料“氨”，而且效率是傳統(tǒng)催化劑的近3倍。

這項(xiàng)創(chuàng)新的核心是雙原子催化劑(DAC)。與單原子催化劑不同，雙原子催化劑由兩個(gè)相鄰的金屬原子組成，它們能夠協(xié)同作用，驅(qū)動(dòng)復(fù)雜的多步反應(yīng)，例如將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氨或轉(zhuǎn)化二氧化碳。

然而，這種“雙原子催化劑(DAC)”的制備就像開(kāi)盲盒，全靠科學(xué)家反復(fù)試驗(yàn)，效率不僅低下，金屬負(fù)載量也上不去。但這回中國(guó)團(tuán)隊(duì)走了一條新路線——他們利用深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練了一個(gè)人工智能模型，讓AI去計(jì)算哪些金屬原子最“合得來(lái)”。

結(jié)果就是，他們一口氣精準(zhǔn)設(shè)計(jì)了14種催化劑，用到了釔、鈧、鑭等一系列稀土元素。這些催化劑的金屬負(fù)載量直接飆升到30%左右，比以前的最高紀(jì)錄還翻了四倍多。

有了這個(gè)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效益顯而易見(jiàn)。現(xiàn)在全世界生產(chǎn)尿素主要得靠天然氣，而這兩樣?xùn)|西都因?yàn)橹袞|戰(zhàn)爭(zhēng)貴的離譜。如果能從廢水里高效、廉價(jià)地提取氨，就相當(dāng)于在咱們家門(mén)口開(kāi)辟了一條不依賴天然氣、不依賴進(jìn)口的化肥生產(chǎn)“備用通道”。

不僅如此，環(huán)境效益也很高。大家平時(shí)看到的河流藻類(lèi)瘋長(zhǎng)、水體變臭，罪魁禍?zhǔn)淄褪菑U水里的硝酸鹽。以前處理起來(lái)費(fèi)勁，現(xiàn)在用這種催化劑在室溫下電解，直接就把這些污染物“解毒”變成了氨。

雖說(shuō)目前在實(shí)驗(yàn)室里大規(guī)?！熬毞省边€不現(xiàn)實(shí)，但它展示了一種全新邏輯：將工業(yè)廢料轉(zhuǎn)化為植物養(yǎng)分，將高能耗化工轉(zhuǎn)向低能耗電化學(xué)。它將成為我們抵御下一次全球供應(yīng)沖擊的強(qiáng)力緩沖。