氨是世界上产量最大的化合物之一，广泛应用于化肥、化学合成和能源存储等领域，氨的全球需求量达到每年1.8亿吨。由于生产过程中使用的高温高压以及大量使用氢作为原料，氨的生产每年贡献全球1.4%的二氧化碳排放，消耗2%的全球能源。同时，农业和工业生产过程中的硝酸盐流失可能会污染水资源。
如何解决制氨高耗能不绿色的问题？最新一期《自然-催化》报告了一种制氨新电化学方法，能将含硝酸盐的废水转化成氨和净化水，可谓一举两得。
现在氨生产主要依赖于Haber-Bosch过程，生产氨溶液与支持电解质（盐）混合后必须达到很高浓度，然后将其进行分离以获得氨产物。来自美国莱斯大学的王浩天教授团队设计了一个三腔的电化学装置，能将废水转化成氨和净化水。将这些废水加入装置，流经多孔的固态电解质层，使硝酸盐溶液转化成水和氨气。硝酸盐污染物被从水中去除，同时产生氨气，无需进一步净化步骤。
这个过程很有效，而且在工业废水的常见硝酸盐浓度（百万分之两千，2000ppm）下就能产生净化水和氨气，而无需额外的支持电解质。
研究团队还对这一技术进行了技术经济评估（TEA），结果显示，尽管目前电化学合成氨的成本仍高于传统的Haber-Bosch过程，但当考虑到硝酸盐废水处理的潜在利润时，这一技术显示出了明显的竞争优势。“我们的技术为氨的绿色合成提供了新的可能性，并有助于实现全球氮循环的平衡，”王浩天教授强调。
研究团队认为，目前创新的制氨装置能实现一种更为环境友好的氨生产方式，同时有助于废水处理。他们还提到，这些实验基于实验室设置，未来的研究需要评估这些装置在真实世界环境中的适用性。
