HVALJEN PROJEKT

Znanstvenici Instituta Ruđer Bošković smislili recept za zeleno gnojivo: ‘Jednim udarcem riješili smo dva problema‘

Dr. Krunoslav Užarević i njegove suradnice dr. Bahar Karadeniz, mag. Chem. Valentina Martinez i dr. Ivana Brekalo

 /Privatna Arhiva
Njihovo istraživanje privuklo je veliku pozornost stručne javnosti i medija u svijetu, ali i kompanija

Kako umjetna gnojiva, čiju osnovu uglavnom čini urea, učiniti stabilnijima i učinkovitijima za uporabu, jedan je od najvećih izazova u modernoj poljoprivredi. Znanstvenici Instituta Ruđer Bošković dosjetili su se jednostavnom rješenju: pomiješali su ureu s gipsom.

Njihovo istraživanje, objavljeno u časopisu ACS Sustainable Chemistry &Engineering, privuklo je veliku pozornost stručne javnosti i medija u svijetu, ali i kompanija.

Bez otpada

- U sklopu našeg projekta, koji financiraju Hrvatska zaklada za znanost i Europski socijalni fond, pokušali smo jednim udarcem riješiti dva problema: problem gubitaka u poljoprivredi zbog raspada i ispiranja gnojiva i problem zbrinjavanja otpadnog građevnog materijala, gipsa. Jedno od najčešćih umjetnih gnojiva je urea, ali ima problem da je jako topljiva u vodi, pa se lako ispere s polja kišom ili navodnjavanjem, a osim toga se vremenom na suncu raspada. Stoga dolazi do velikih gubitaka u gnojenju – rekao nam je dr. Krunoslav Užarević, voditelj Laboratorija za održivu i primijenjenu kemiju na IRB-u.

- Spoj uree i gipsa, kalcijev urea sulfat, poznat je otprije kao dobar kandidat za gnojivo, ali se nije mogao komercijalizirati jer je proizvodnja ovog spoja skupa, potrebni su veliki viškovi uree i vode zbog netopljivosti gipsa, te se stvara velika količina otpada. S obzirom na to da se naš laboratorij već godinama bavi razvojem metoda sinteze koje ne koriste otapala, u dogovoru s našim suradnikom profesorom Jonasom Baltrusaitisom sa Sveučilišta Lehigh na Floridi pokušali smo riješiti problem sinteze ovog gnojiva. U našem laboratoriju te na sinkrotronu u Hamburgu, dr. Ivana Brekalo, dr. Bahar Karadeniz i Valentina Martinez, mag. chem., razvile su proces izravnog spajanja gipsa i uree na brz i učinkovit način, bez dodataka i bez otpada, korištenjem mehaničke sile u mehanokemijskim reaktorima – pojasnio je dr. Užarević koji je s prof. Baltrusaitisom bio voditelj studije.

Dr. Ivana Brekalo, prva autorica studije, ističe kako će se kod konvencionalnog gnojiva u roku od pet dana oko 50 posto uree primijenjene na tlo raspasti. - Naš kombinirani materijal dostigne istu razinu raspada za oko 50 dana, tako da je to 10 puta sporiji raspad. Slično tomu, 90 posto uree stavljene izravno u vodu otopi se za oko pola sata, a našem kombiniranom materijalu za to treba skoro dan i pol, odnosno oko 33 sata, pa je i ispiranje putem kiše ili natapanja oko 60 puta sporije. Ne samo što se ovakvo kombinirano gnojivo puno sporije raspada, nego pruža i izvor kalcija i sumpora kao mikronutrijenata, pa je multifunkcionalno gnojivo. Proces je moguće prebaciti i na velike skale, korištenjem ekstrudera, te trenutno razmatramo veće mehaničke reaktore za prebacivanje procesa na industrijsku proizvodnu skalu – naglasila je dr. Brekalo.

Otpadni gips

Naši sugovornici ističu kako je njihov postupak pretvaranja polaznih materijala u gnojivo "zelen". - Koristi se malo energije, nisu potrebni aditivi, nema uopće otpadnih materijala i jako je brz. Osim toga, može se koristiti i otpadni građevinski gips, pa time rješavamo značajan problem s odlaganjem gipsa, jer iskorištavamo materijal koji bi inače završio na deponiju – naglasila je dr. Brekalo. Koliko je važna studija hrvatskih znanstvenika, najbolje govori podatak da je o tome pisao Nature Reviews Chemistry, jedan od vodećih kemijskih časopisa u svijetu. No, postoji i komercijalni interes. - Javili su nam se i predstavnici nekoliko kompanija iz Hrvatske i svijeta s pitanjima o mogućoj suradnji. Zasad možemo koristiti kontinuirani proces ekstruzije kojim se može proizvesti kilogram materijala u tri sata. Ovaj proces bi se mogao dalje prebaciti u primjerice cementne miksere, veće ekstrudere, i sl., pa je potencijal za proizvodnju velik - zaključio je dr. Užarević.

Što je mehanokemija?

Tradicionalne kemijske reakcije izvode se uz pomoć otapala koja mogu biti opasna za ljudsko zdravlje i okoliš, stog predstavljaju veliki ekološki i sigurnosni problem. Upravo zato posljednjih 20 godina raste interes za mehanokemiju kao energetski učinkovitu alternativu koja omogućava istraživanje kemijskih reakcija bez upotrebe skupih i opasnih otapala.

- Mehanokemijske metode to sve preskoče time što uopće ne koriste otapalo, ili koriste iznimno male količine tekućine za ubrzanje reakcije. Umjesto toga, koristimo mljevenje u posebnim reaktorima, odnosno mehaničku energiju koja
izravno djeluje na polazne materijale i jako ih usitnjava, te im daje energiju za pretvorbu u produkte. Kao što papar ili cimet u kuhinji imaju intenzivniji okus i miris kad ih sameljete, ili kako morate zrno kave usitniti prije nego krenete kuhati svoj jutarnji napitak, tako i naši polazni materijali puno lakše reagiraju ako ih usitnimo i damo im mehaničku energiju. Ovakav način priprave materijala je puno učinkovitiji, brži, energetski manje zahtjevan, i stvara vrlo male količine otpada. Danas se vrlo često koriste automatski mehanički mlinovi koje mi imamo na IRB-u, a udružili smo se i s kolegama s Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije u Zagrebu pod vodstvom prof. Igora Dejanovića jer oni imaju dvovijčani ekstruder kojim se mogu raditi reakcije na pilot skali – pojasnio je Užarević.

Ističe kako je Hrvatska jedna od vodećih zemalja u području mehanokemije - Hrvatski znanstvenici u svijetu i grupe iz hrvatskih institucija su pomakli i transformirali cijelo ovo važno područje sinteze i zelene kemije. Tomislav Friščić,
vanjski suradnik našeg zavoda na IRB-u i redovni profesor na Sveučilištu u Birminghamu je i najznačajnije lice mehanokemije u svijetu – naglasio je Užarević

Želite li dopuniti temu ili prijaviti pogrešku u tekstu?
Linker
21. studeni 2022 19:00