一种革命性的科学突破正在改变我们对绿色燃料生产的认知：科学家们正在探索利用地球本身作为巨大的化学反应堆，以减少对化石燃料的依赖。这一创新理念由麻省理工学院（MIT）的一组研究人员提出，他们成功开发出一种在地下制造氨的新方法。
氨，作为世界上最广泛生产的化学物质之一，主要用于生产氮肥。然而，传统的氨生产方式不仅能耗巨大，还是温室气体排放的主要源头之一。MIT的研究团队通过利用地球内部的自然热量和压力，以及地下矿物的反应性，实现了一种无污染、低成本的氨生产方法。
这项技术的核心在于将水、氮源和金属催化剂颗粒注入富含铁的地下岩石区域。水与铁发生反应，生成清洁的氢气，氢气再与氮反应生成氨。整个过程无需高温高压条件，也无需化石燃料提供动力。生成的氨通过另一口井被抽取到地面。
MIT的研究人员在实验室中已经成功演示了这一过程，并发表在《焦耳》杂志上。论文的共同作者包括MIT材料科学与工程教授Iwnetim Abate和Ju Li，博士后Yifan Gao等。Gao博士表示，当他首次在实验室中用岩石制造出氨时，他感到无比兴奋，因为这代表了一种全新的、前所未有的氨合成方法。
传统的氨制造方法——哈伯-博世法，虽然有效，但能耗极高且排放大量温室气体。这种方法需要400摄氏度的温度和200个大气压，因此需要在巨大的工厂中运行。然而，世界上许多地区，如撒哈拉以南非洲和东南亚，缺乏这样的设施，导致肥料短缺或成本高昂，限制了农业生产。
Abate教授指出，哈伯-博世法虽然对全球粮食生产至关重要，但由于其高能耗和排放，需要寻找更好的替代方法。他提到，在使用哈伯-博世法的工厂排放的温室气体中，大部分用于制造氢气。而氢气的生产通常需要蒸汽处理甲烷气体，这会导致大量二氧化碳排放到大气中。
为了解决这一问题，Abate和他的团队致力于开发一种系统来产生他们所谓的“地质氢”。他们发现，世界上一些地方，包括非洲的部分地区，已经存在通过水和富含铁的岩石之间的化学反应在地下自然产生氢的现象。这些天然存在的氢气可以像开采天然气一样被利用。
Abate意识到，可以通过泵入含有铜和镍催化剂颗粒的水来增强这一过程，加速氢气的生成，并将水注入到已经存在富含铁的岩石区域。他说：“我们可以把地球当作一个工厂来生产清洁的氢气流。”
通过将整个哈伯-博世过程在地下实施，研究人员解决了氢气捕获和储存的难题。氢分子非常小且难以控制，但在地下进行反应后，唯一需要被抽取到地面的物质是氨，它易于捕获、储存和运输。
这种新方法被称为“地质氨”，因为它利用地下温度、压力、化学物质和地质岩石直接产生氨。与氢气相比，氨的运输更容易且成本更低，并且已经存在广泛的运输网络。氨已经有了相当大的商业市场，预计在未来几十年内将大幅增长。
地质氨的另一个优点是，它可以利用富含氮的废水作为水源，并在生产过程中进行处理。Abate表示：“我们可以解决处理废水的问题，同时从这些废物中创造出有价值的东西。”
Gao博士补充说，这种过程不涉及直接的碳排放，提供了减少全球二氧化碳排放量的潜在途径。然而，从实验室到实际应用还需要克服许多挑战，包括确定最有效的催化剂和测试不同条件。
MIT的气候大挑战项目为该研究提供了种子资金，并强调了这一方法的新颖性。该项目的联席主任Yet-Ming Chiang教授表示：“我不认为以前有任何故意把地球当作化学反应堆的例子。”他强调，尽管这是一个地质过程，但它发生得非常快，不符合地质时间尺度。
美国地质调查局的地质学家杰弗里·埃利斯也对这一研究表示赞赏，认为它可能是未来可持续发展的重大突破。尽管还需要更多的工作来验证这一概念并将其推向商业规模，但已经证明的概念确实具有变革性。
目前，该技术的初步工作已经在实验室完成，下一步将是使用真正的地下场地来证明这一过程。Abate表示，他们预计在未来一到两年内完成这种实验，这可能为在其他化学生产过程中使用类似的方法打开大门。
