Производство удобрений, таких как мочевина, сталкивается с серьезными экологическими проблемами из-за выбросов парниковых газов, связанных с традиционными процессами. В этой статье рассматриваются пути решения этих проблем через интеграцию инновационных технологий, таких как электрохимия для генерации зеленого водорода, улавливание углерода и использование возобновляемых источников энергии.
В настоящее время производственный процесс мочевины сильно зависит от ископаемых видов топлива, что приводит к значительным выбросам углерода. При этом мочевина является одним из самых широко используемых удобрений в мире благодаря своей эффективности и относительной доступности. Однако с учетом растущего спроса на продовольствие возникает необходимость в устойчивых и экологически чистых методах производства.
Зеленая мочевина, производимая с использованием зеленого аммиака и улавливаемого углекислого газа, представляет собой перспективную альтернативу, которая не только отвечает требованиям водородной экономики, но и снижает углеродный след производства удобрений. Этот подход включает в себя использование возобновляемых источников энергии, таких как ветер, солнце и гидроэлектрическая энергия, для генерации водорода и обеспечения энергией всего производственного процесса.
Для оптимизации процессов производства мочевины предложен подход, который сочетает в себе использование искусственных нейронных сетей (ANN) и методы многокритериальной оптимизации. Модели ANN, обученные на данных, полученных с помощью симуляций в Aspen Plus, продемонстрировали высокую точность предсказания таких переменных, как объем производства, затраты и потребление энергии.
Результаты исследования показывают, что детерминистские методы оптимизации оказываются более надежными и быстрыми, в то время как метаэвристические и байесовские техники обеспечивают более высокие выходы, но при этом требуют больших затрат. Это исследование не только подтверждает техническую и экономическую целесообразность производства зеленой мочевины, но и устанавливает инновационную основу для устойчивости химических процессов с использованием искусственного интеллекта и передовых методов оптимизации.
Кроме того, статья охватывает важные аспекты, связанные с качеством почвы и необходимостью устойчивого сельского хозяйства в ответ на растущее население. Использование удобрений, таких как мочевина и диаммонийфосфат, стало важным для увеличения производства продуктов питания. Однако это также требует ответственного подхода, чтобы минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.
Интеграция технологий улавливания углерода и хранения (CCS) становится все более актуальной стратегией для смягчения последствий изменения климата. Несмотря на сложности, связанные с реализацией этих технологий, они могут сыграть ключевую роль в переходе к низкоуглеродной экономике и поддержании устойчивого развития в химической промышленности.
В заключение, данное исследование представляет собой инновационный подход к проектированию устойчивых процессов производства зеленой мочевины, который сочетает в себе ключевые технологии и передовые методы оптимизации. Это будет способствовать повышению эффективности и устойчивости химической промышленности, что особенно важно в условиях растущего спроса на продовольствие и необходимости защиты окружающей среды.
Источник: ScienceDirect.com