Le système d'engrais vert vise à réutiliser les déchets et à réduire les émissions de gaz à effet de serre

PUBLIÉ LE 21 août 2023

AMES, Iowa — Des chercheurs du Midwest souhaitent réduire une partie des émissions de gaz à effet de serre provenant des engrais agricoles.

Des équipes de recherche de l'Université d'État de l'Iowa et de l'Université d'État de Wichita au Kansas s'associent pour développer un système qui capte l'azote et le dioxyde de carbone résiduels afin de produire un engrais vert qui réduit les émissions d'oxyde nitreux, un gaz à effet de serre 300 fois plus puissant que le dioxyde de carbone.

Le grand objectif du système, selon un résumé de recherche, « est de promouvoir les engrais azotés allégés en N₂O (oxyde nitreux) et en CO₂ (dioxyde de carbone) avec une résilience économique et une conscience environnementale comme moyen innovant d'atténuer les défis posés par le changement climatique. menacé les communautés agricoles et d’élevage du Midwest.

La National Science Foundation soutient le projet avec une subvention de 4 millions de dollars sur quatre ans, dont la moitié va à l'État de l'Iowa et l'autre moitié à l'État de Wichita. Le financement provient du programme établi de l'agence pour stimuler la recherche compétitive (connu sous le nom d'EPSCoR).

Les subventions EPSCoR sont conçues pour construire des infrastructures et des capacités scientifiques à travers le pays. Cette subvention fait partie du programme « Track 2 » d'EPSCoR qui promeut les collaborations de recherche entre États ou territoires. L'objectif actuel du programme est de « faire progresser la recherche sur le changement climatique et la capacité de résilience ».

Wenzhen Li, professeur de génie chimique et biologique et chercheur Herbert L. Stiles, dirigera les travaux de l'État de l'Iowa sur le projet. Les autres membres de l'équipe comprennent Michael Castellano, professeur William T. Frankenberger en sciences du sol ; Liang Dong, professeur Vikram L. Dalal de génie électrique et informatique ; et Fallys Masambuka-Kanchewa, professeur adjoint d'enseignement et d'études agricoles.

Les tâches de l'équipe comprendront la conception de matériaux, de procédés et de réacteurs pour le captage et la conversion électrochimiques de l'azote résiduaire et du dioxyde de carbone pour un engrais appelé « urée verte », la modélisation du cycle de l'azote dans les cultures, le développement et le test de capteurs d'azote pour les cultures et l'éducation des agriculteurs. et les éleveurs au sujet du nouvel engrais.

(L'urée est un ingrédient courant dans les engrais et les produits chimiques. Les mammifères l'utilisent pour excréter l'azote dans l'urine ; elle doit être purifiée avant de pouvoir être utilisée dans les engrais. L'urée de haute pureté peut également être synthétisée à partir de matières inorganiques.)

Les chercheurs souhaitent également renforcer la durabilité du projet en utilisant l'énergie éolienne et solaire pour alimenter la synthèse électrochimique de leur engrais vert. "Nous voulons profiter de l'abondance d'énergie renouvelable que l'Iowa et le Kansas génèrent et utilisent actuellement", a déclaré Li.

Shuang Gu, professeur agrégé de génie mécanique à l'État de Wichita, dirigera le projet au Kansas. Il travaillera avec Mark Schneegurt, professeur de sciences biologiques ; Janet Twomey, doyenne associée aux études supérieures, à la recherche et à la réussite universitaire du Collège d'ingénierie et professeure de génie industriel, des systèmes et de fabrication ; et Ruowen Shen, professeur adjoint à la Hugo Wall School of Public Affairs.

Les tâches de l'équipe du Kansas comprendront la capture et la concentration des nitrates, la séparation de l'urée, l'étude des communautés microbiennes du sol, la réalisation d'évaluations du cycle de vie des engrais verts et la détermination des impacts sociétaux des engrais verts.

Les chercheurs de l’État de l’Iowa et de Wichita ont travaillé ensemble sur d’autres projets. Il était donc logique de poursuivre cette nouvelle collaboration.

"Il existe une synergie transparente entre l'ISU dans l'Iowa et la WSU au Kansas en termes de problèmes communs partagés, d'intérêt commun pour l'agriculture et l'élevage du Midwest et de complément à l'expertise en recherche et à la force de l'éducation", a déclaré Gu.

Li a déclaré que le projet fera plus que créer un nouvel engrais vert. Cela créera tout un système de technologies et de compréhensions qui pourraient réduire les émissions d’oxyde nitreux provenant des engrais.

Les chercheurs découvriront comment capter l’azote et le dioxyde de carbone résiduels provenant du ruissellement agricole. Ils développeront également une technologie permettant de synthétiser de l'urée verte à partir de l'azote et du dioxyde de carbone collectés.