亨克·范·阿佩文，埃因霍温理工大学 乌干达布伊奎的农民
信用:Pecold | Shutterstock 使用最先进的等离子体技术为小农场主制造廉价肥料听起来像是魔术，但它现在已经成为现实
埃因霍温理工大学的研究人员建造了一个小型的等离子动力工厂，只利用阳光、水和空气生产氮基液体肥料
“这个工厂很容易建立，可持续发展，效率很高，”TU/e研究员福斯托·加卢奇说，他与非洲、德国和葡萄牙的合作伙伴一起在乌干达成功测试了这个设备
“我们现在想把这种微型植物带到市场上，让全世界的农民都能买到
" 养活日益增长的世界人口是一项巨大的挑战
预测显示将会有8个
2030年地球上有60亿人，2050年将近100亿人
人工肥料，特别是氮基肥料，在应对这一挑战中发挥着关键作用
活性氮 氮是植物生长所使用的三种主要常量营养素之一(仅次于磷和钾
2015年，大约每两个人中就有一个人吃的是用氮肥种植的食物，这一比例预计在未来几年还会增加
虽然人造肥料在发达国家很普遍，但在发展中国家却不常见
在非洲，60%的农民可支配的土地不到一公顷，农民通常没有钱购买这些东西
此外，化肥通常由大型跨国公司生产，这些公司只从中心地点批量交货
低技术含量 飞跃农业的非洲项目就是在这里开始的
它使用一个小型反应器来制造液态氮基肥料，任何有阳光和水的农民都可以使用
虽然它背后的技术是相当先进的，但它的应用是非常低技术含量的
“我们向乌干达的国家农业研究组织(NARO)发送了一个基于我们的等离子反应器的系统，该系统以前从未使用过等离子技术，他们能够在一个月内生产出肥料，”化学工程和化学系教授福斯托·加卢奇说
“我们的系统小巧、简单、速度非常快
一旦你打开它，它开始产生肥料只需要几秒钟的时间
这也使得它非常灵活:你只能在阳光明媚和需要肥料的时候运行它
" 冷等离子体 那么这个设备是如何工作的呢？加卢奇教授解释道:“我们的微型工厂使用等离子技术
如你所知，等离子体是物质的第四种状态，由电离的原子和分子组成
你可能对闪电或霓虹灯很熟悉，它们都是由等离子体组成的
" 在乌干达测试的等离子反应器
学分:埃因霍温理工大学 化肥厂使用的等离子体是非热的:当驱动反应的电子达到极高的温度时，周围的气体可以保持相对较低的温度
这当然节省能源
它使等离子体技术成为传统制氮方法的一种有吸引力的替代方法，即所谓的哈伯-博世工艺，该工艺需要高压和高温
据估计，哈伯-博世工艺消耗世界总能源的1%至2%，每年向空气中排放约3亿吨二氧化碳
固定氮气 在等离子反应器中制造氮基肥料涉及一个被称为固氮的过程
虽然78%的空气由N2组成，但这种气体不与其他元素反应(它是化学惰性的)
这使得植物很难使用
固氮解决了这个问题
它将空气中的氮(N2)转化为氮氧化物，氮氧化物又与氧气和水反应生成硝酸盐(NO3-)
这可以用作液体肥料的成分
“要启动转化过程，”加卢奇教授团队的研究员李思睿解释说，“N2分子首先必须通过引入电荷来‘激活’
这确保了将氮原子结合在一起的键被打破，产生等离子体
" 就飞跃农业微型工厂而言，等离子发电是由太阳能提供的，这是一种在发展中国家普遍可用的廉价和可持续的能源
高效且可访问 这个过程非常高效:它产生的液体肥料中硝酸盐含量很高，很容易被植物吸收
NARO研究人员斯特拉·卡比利在乌干达进行了一项分析，他将这种肥料与当地市场上的其他肥料进行了比较
结果表明，硝酸盐含量约为20%，分别比固体肥料硝酸铵、NPK和尿素高14、42和51个百分点
李思睿说:“更重要的是，液体肥料可以在现场按需生产，这样每个农民就可以精确选择自己的作物和土地所需的肥料量和硝酸盐含量。”
目前，微型工厂的成本仍然很高(约70，000欧元)，但加卢奇预计，一旦大规模生产，价格将大幅下降
“有一天，非洲的小农户将能够单独或作为一个村庄集体购买自己的化肥单位
然后集体可以将微型工厂出租给他们的成员，或者将肥料出售给其他村庄
"
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