グリーン肥料システムは廃棄物の再利用と温室効果ガス排出量の削減を目指す

2023 年 8 月 21 日発行

アイオワ州エイムス — 中西部の研究者らは、作物の肥料から排出される温室効果ガスの一部を削減したいと考えている。

アイオワ州立大学とカンザス州ウィチタ州立大学の研究チームは、廃棄窒素と二酸化炭素を回収して、二酸化炭素の300倍強力な温室効果ガスである亜酸化窒素の排出を削減する緑色肥料を生産するシステムの開発に協力している。

研究概要によれば、このシステムの大きな目標は、「気候変動によってもたらされる課題を軽減する革新的な方法として、経済的回復力と環境意識を備えたN₂O（亜酸化窒素）およびCO₂（二酸化炭素）を軽減する窒素肥料を促進することです。」中西部の農業と牧場のコミュニティを脅かしました。」

国立科学財団は 4 年間で 400 万ドルの助成金でこのプロジェクトを支援しており、その半分はアイオワ州に、残りの半分はウィチタ州に寄付されます。 この資金は、競争研究を刺激するための同庁の確立されたプログラム (EPSCoR として知られる) から提供されます。

EPSCoR 助成金は、全国に科学インフラと能力を構築することを目的としています。 この助成金は、州または準州間の研究協力を促進する EPSCoR の「トラック 2」プログラムによるものです。 このプログラムの現在の焦点は、「気候変動研究と回復力能力の推進」です。

化学生物工学教授でハーバート・L・スタイルズファカルティフェローのウェンジェン・リー氏が、このプロジェクトにおけるアイオワ州立の取り組みを率いることになる。 他のチームメンバーには、土壌科学のウィリアム・T・フランケンバーガー教授であるマイケル・カステラーノが含まれます。 リャン・ドン氏、ヴィクラム・L・ダラル電気・コンピュータ工学教授。 そして農業教育と研究の助教授であるファリス・マサムブカ・カンチェワ氏。

チームの任務には、廃窒素と二酸化炭素を電気化学的に捕捉して「緑の尿素」として知られる肥料に変換するための材料、プロセス、反応器の設計、作物の窒素サイクルのモデル化、作物用の窒素センサーの開発とテスト、農家の教育などが含まれる。そして牧場主は新しい肥料について話します。

(尿素は肥料や化学薬品の一般的な成分です。哺乳類は尿中の窒素を排泄するために尿素を使用します。肥料として使用する前に精製する必要があります。高純度の尿素は無機材料から合成することもできます。)

研究者らはまた、グリーン肥料の電気化学合成に風力と太陽エネルギーを利用することで、プロジェクトの持続可能性を高めたいと考えている。 「私たちは、アイオワ州とカンザス州が現在発電し利用している豊富な再生可能エネルギーを活用したいと考えています」とリー氏は語った。

ウィチタ州立大学の機械工学准教授であるシュアン・グー氏がカンザス州でのプロジェクトを率いることになる。 彼は生物科学教授のマーク・シュニーグルトと協力することになる。 ジャネット・トゥーミー氏は大学院研究、研究、教員の成功を担当する工学部副学部長であり、産業工学、システム工学、製造工学の教授です。 ヒューゴ・ウォール広報大学院の助教授、ルオウェン・シェン氏。

カンザス州のチームの任務には、硝酸塩の捕捉と濃縮、尿素の分離、土壌微生物群集の研究、緑色肥料のライフサイクル評価の実施、緑色肥料の社会的影響の判定などが含まれる。

アイオワ州とウィチタ州の研究者は他のプロジェクトでも協力してきたため、この新たな協力を追求することは理にかなっていました。

「アイオワ州のISUとカンザス州のWSUの間には、共通の問題、中西部の農業と牧場への関心の統一、研究の専門知識と教育力の補完という点でシームレスな相乗効果がある」とGu氏は述べた。

リー氏は、このプロジェクトは新しい環境に優しい肥料製品を生み出すだけではないと語った。 それは、肥料からの亜酸化窒素の排出を削減できる技術と理解の全体的なシステムを生み出すでしょう。

研究者らは、農業排水から廃棄窒素と二酸化炭素を回収する方法を解明する予定だ。 集めた窒素と二酸化炭素から緑色尿素を合成する技術も開発する。