讓電視更好看的等離子技術，還能解決世界一大難題_風聞

新研發的小型等離子設備可以只使用太陽光、水和空氣生產氮基液體肥料。

正在勞作的烏干達農民。

用最先進的等離子技術為農民提供廉價肥料？這聽上去像是在變魔術。phys.org網站當地時間2月18日報道，荷蘭埃因霍温理工大學（TU/e）的研究人員研發了一種小型等離子設備，它能只利用太陽光、水和空氣生產氮基液體肥料。

TU/e研究人員Fausto Gallucci教授與非洲、德國和葡萄牙的合作伙伴已經在烏干達成功完成了裝置測試。他説：“這種等離子動力裝置裝配簡單、可持續性好，並且非常高效。我們希望將這種微型裝置推向市場，造福世界各地的農民。”

不斷增長的世界人口對糧食產量形成了巨大挑戰。據預測，到2030年，地球人口將達到86億，到2050年將接近100億。人工肥料，尤其是含氮肥料，是確保糧食穩產、增產的重要保障。2015年，每兩個人中就有一個人食用氮基肥料種植的食物。在未來幾年中，這一比例還可能繼續攀升。

人工肥料在發達國家的應用非常廣泛，在發展中國家的應用卻並不普遍。在非洲，60%左右的農民只有不到一公頃的可支配土地。貧窮的非洲農民沒有富餘資金去購買化肥。

等離子體設備是如何工作的呢？Gallucci説：“小型肥料機使用的是非熱等離子體技術。等離子體是物質的第四種狀態，由電離的原子和分子構成。當驅動反應的電子達到極高温度時，其周圍的氣體仍然能夠保持相對低温。這當然會非常節能。” 

在烏干達測試的等離子體反應器。

用等離子體反應器製造氮肥的過程涉及固氮作用。雖然空氣中有78%的氣體是氮氣，但氮氣的化學惰性使其無法與其他元素髮生反應。固氮作用解決了化學惰性問題，它將氮氣轉化為氮氧化物，氮氧化物與氧氣和水反應生產硝酸鹽。硝酸鹽是液態氮肥的主要成分之一。

Gallucci教授團隊研究人員Sirui Li説：“要啓動轉化過程，首先必須引入電荷來‘激活’氮氣分子。”產生等離子體的電能由太陽能提供，這是在發展中國家能夠廣泛使用的廉價可持續能源。用太陽能推動肥料機是非常高效的，它製造出的富含硝酸鹽的液態肥料很容易被作物吸收。

在烏干達，研究人員將硝酸鹽肥料與市售氮肥進行了比較分析，發現前者的氮含量高達20%，比固體肥料硝酸銨、氮磷鉀和尿素分別高14、42和51個百分點。Li説：“更重要的是，液體肥料可以就地按需生產。這樣，每個農民都可以精確地選擇作物和肥料量。”

目前，等離子體肥料機的成本仍然很高（接近7萬歐元），但Gallucci教授認為，隨着設備的大規模生產，其價格將大幅降低。他説：“在未來，非洲的小農户們能單獨或集體購買肥料機。隨後，集體可以將肥料機租給農民，或者直接將肥料出售給其他村莊。”

編譯：雷鑫宇

審稿：西莫

責編：陳之涵

期刊來源：埃因霍温理工大學

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https://phys.org/news/2021-02-plasma-technology-world.html

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