دانشمندان دانشگاه ییل (Yale) در آمریکا روش نوینی را برای تبدیل الکتروشیمیایی نیترات که یکی از آلاینده‌های رایج آب است، به آمونیاک توسعه داده‌اند. این پیشرفت علمی دو فایده مهم دارد: پاک‌سازی آب‌های آلوده و تولید منبعی ارزشمند که می‌تواند به‌عنوان کود یا سوخت بدون کربن استفاده شود.
به گزارش ایسنا، نیترات یکی از آلاینده‌های رایج در فاضلاب‌هاست. هرچند نیترات برای رشد گیاهان ضروری است، مقدار زیاد آن می‌تواند کیفیت آب را به شدت کاهش دهد. به نقل از آی‌ای، ایده تبدیل نیترات به آمونیاک چیز جدیدی نیست؛ اما انجام این فرایند به‌صورت کارآمد و مقرون‌به‌صرفه همواره چالشی جدی برای دانشمندان بوده است. مشکل اصلی در این است که چطور می‌توان این تبدیل را هم با کمترین مواد جانبی ناخواسته یا به اصطلاح گزینش‌پذیری و هم با سرعت بالا انجام داد. تا پیش از این، تلاش‌ها اغلب بر استفاده از مواد گران‌قیمت و فرایندهای ساخت پیچیده برای بهبود عملکرد الکتروکاتالیست‌ها متمرکز بود. اما به گفته‌ پروفسور لیا وینتر (Lea Winter) از دانشگاه ییل، «وقتی از مواد گران‌قیمت و روش‌های سنتز پیچیده برای ساخت نانوساختارهای دقیق استفاده می‌کنید، هزینه‌ها سر به فلک می‌کشد؛ به‌ویژه اگر بخواهید این فرایند را در مقیاس بزرگ برای فاضلاب انجام دهید.» گروه محققان ییل به رهبری پروفسور وینتر، روشی دوگانه ارائه کرده که می‌تواند همه‌چیز را تغییر دهد: روش اول این است که آن‌ها در سیستم خود از یک ماده خاص به ‌نام یونوفور (Ionophore) استفاده کردند. این ماده مانند آهن‌ربا عمل می‌کند و نیتریت را که محصول جانبی ناخواسته‌ای است که در فرایند تبدیل نیترات به آمونیاک ایجاد می‌شود، در کنار خود نگه می‌دارد. بدین ترتیب، نیتریت پیش از آنکه وارد آب شود، فرصت کافی دارد تا به آمونیاک تبدیل شود و میزان آمونیاک قابل‌استفاده به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. پژوهشگران می‌گویند: روش ما استفاده از یونوفور بود که نیتریت را نزدیک نگه می‌دارد و فرصت تبدیل کامل به آمونیاک را فراهم می‌کند. این همان کلید دستیابی به گزینش‌پذیری بالای آمونیاک است. نوآوری دوم، استفاده از غشای الکتریکی است که به‌عنوان سکوی «تبدیل الکتروشیمیایی» عمل می‌کند. این غشا از ترکیب مس (Copper) و نانولوله‌های کربنی ساخته شده و سرعت تبدیل نیترات به آمونیاک را به‌شدت افزایش می‌دهد. البته این سرعت بالا گاهی باعث تولید بیش از حد نیتریت می‌شد. اما با ترکیب این غشا با یونوفور، آن‌ها به‌طور هم‌زمان به دو هدف رسیدند: سرعت و گزینش‌پذیری بالا. پروفسور وینتر توضیح می‌دهد: بخشی از چالش این بود که چون غشا بسیار سریع عمل می‌کرد، نیتریت زیادی تولید می‌شد. اما زمانی‌که این غشا را با یونوفور ترکیب کردیم، هم فعالیت بالایی به‌دست آوردیم و هم توانستیم گزینش‌پذیری آمونیاک را حفظ کنیم بدون آنکه یکی فدای دیگری شود.
نتیجه نهایی چشمگیر است: سیستم جدید دانشگاه ییل توانست نیترات را تنها در عرض «۶ ثانیه» به آمونیاک تبدیل کند که فرایندی است که معمولاً چند ساعت زمان می‌برد. همچنین این روش به نرخ تبدیل خیره‌کننده ۹۲ درصد برای تولید آمونیاک دست یافته است. پژوهشگران حتی این فناوری را روی آب واقعی از یک دریاچه و یک تصفیه‌خانه فاضلاب آزمایش کردند و سیستم عملکرد پایداری در طول چند ساعت داشت که نشان‌دهنده کاربردی بودن آن در شرایط واقعی است.
با استفاده از این فناوری جدید، پژوهشگران امیدوارند که بتوان آن را در مقیاس بزرگ برای فرایندهای معمول تصفیه آب به‌ کار برد. این دستاورد نه‌تنها به کاهش آلودگی آب کمک می‌کند، بلکه منبعی پایدار را برای تولید کود و سوخت نیز فراهم می‌کند.