Hiện có hai phương pháp chủ yếu để biến đổi nitơ thành amoniac hay NH₃, hợp chất của nitơ và hydro. Trong phương pháp sinh học, vi khuẩn có trong rễ cây họ đậu và các cây trồng khác sử dụng protein nitrogenase để biến nitơ thành amoniac. Phương pháp thứ hai là quy trình công nghiệp liên quan đến một chuỗi phản ứng hóa học được kích hoạt bằng nhiệt độ và áp suất cao.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ với sự hỗ trợ của các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Colorado, đã đưa ra một quy trình tổng hợp khai thác tiềm năng sinh hóa của nitrogenase, nhưng phục vụ sản xuất công nghiệp.

Các nhà nghiên cứu kết hợp nitrogenase với các tinh thể nano của hợp chất catmi sulfide, có thể hấp thụ và khai thác ánh nắng mặt trời. Các tia nắng mặt trời kích thích các điện tử trong tinh thể nano, dẫn đến N₂ được chuyển đổi thành NH₃.

"Điều quan trọng là kết hợp các tinh thể nano bán dẫn hấp thụ ánh sáng với nitrogenase, chất xúc tác của thiên nhiên chuyển đổi nitơ thành amoniac", GS. Gordana Dukovic, đồng tác giả nghiên cứu nói. "Bằng cách kết hợp khoa học nano và sinh hóa, chúng tôi đã đưa ra một phương pháp mới, bền vững hơn cho phản ứng lâu đời này".

Hiện nay, sản xuất phân bón là một quy trình tốn nhiều năng lượng, chủ yếu dựa vào nhiên liệu hóa thạch. Những phát hiện mới có thể dẫn đến sự ra đời của các quy trình bền vững hơn.

Katherine Brown, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: “Sử dụng ánh nắng mặt trời để thúc đẩy phản ứng xúc tác khó xảy ra, có tiềm năng hình thành các công nghệ hóa chất và sản xuất nhiên liệu hiệu quả. Quy trình sản xuất amoniac này là ví dụ đầu tiên về mối quan hệ trực tiếp giữa năng lượng ánh sáng với việc giảm N₂ bằng men, nghĩa là ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo có thể cấp năng lượng cho phản ứng".

Nguồn: N.P.D / vista.gov.vn