Snelwegen verstikt door het verkeer, supermarkten beladen met met kunstmest gekweekte voorraad van verre velden en vrijwel alles wat we aanraken, is afgeleid van op aardolie gebaseerde kunststoffen. Het is moeilijk om je een leven voor te stellen buiten onze op fossiele brandstoffen gestookte wereld. Zwart goud heeft ons ongekende welvaart gebracht, maar het vervuilt ook ons ​​milieu, misschien onherstelbaar, en het is in eindige voorraad. Wat nu?

Het antwoord, mijn vriend, waait in de wind. Maar niet in de klagende, onbereikbare manier die Bob Dylan uitdrukte in zijn beroemde teksten. Levengevende stikstof stroomt overal om ons heen en, volgens de biochemicus Lance Seefeldt van de Utah State University en andere topwetenschappers, het bevat de sleutel tot duurzaamheid die verder gaat dan niet-hernieuwbare energie.

Het Amerikaanse Department of Energy Office of Basic Energy Sciences verzamelde Seefeldt en 16 andere experts op het gebied van stikstofonderzoek in Washington, D.C. voor een top in oktober 2016 om het huidige veld van stikstofactiveringschemie en de toekomstige richtingen te bespreken. Het team rapporteert hun conclusies in een overzichtsartikel op 25 mei, 2018, uitgave van het tijdschrift Wetenschap .

"Deze bijeenkomst was een 'Who's Who' van stikstofonderzoek, " zegt Seefeldt, professor in de afdeling Scheikunde en Biochemie van de USU, een American Academy for the Advancement of Science Fellow en een co-voorzitter van de bijeenkomst. "Onze groep omvatte Nobelprijswinnaar Robert Schrock en het hoogtepunt van onze inspanningen is echt een krachttoer. Niemand van ons, individueel, dit verslag had kunnen schrijven."

Al het leven op aarde vereist stikstof en maar liefst 80 procent van de atmosfeer van de planeet, in de vorm van distikstof, bestaat uit het levensonderhoudende gas. Nog, noch dieren noch planten hebben rechtstreeks toegang tot stikstof.

"Het is een ongelooflijke ironie, Seefeldt zegt. "We hebben stikstof nodig om te overleven en we zwemmen in een zee ervan, maar we kunnen er niet bij. Mens en dier halen stikstof uit eiwitten in ons voedsel. Planten halen stikstof uit de bodem."

Dat is waar fossiele brandstoffen ongeveer een eeuw geleden in beeld kwamen. Duitse wetenschappers Franz Haber en Carl Bösch pionierden met een revolutionair proces om de ultrasterke bindingen van stikstof te verbreken en de productie van kunstmest op commerciële schaal mogelijk te maken. die een ongekende groei van de wereldwijde voedselvoorziening veroorzaakte en, vervolgens, de wereldbevolking.

"Het was een van de technologische wonderen uit de geschiedenis, maar het verbruikt momenteel ongeveer twee procent van de wereldvoorraad fossiele brandstoffen en dus, het heeft een zeer zware ecologische voetafdruk, ', zegt Seefeldt.

Wat concludeerden hij en zijn collega-wetenschappers uit hun top? Het is tijd voor een nieuwe revolutie.

"Er zijn kansen om radicaal verbeterde, nieuwe en andere routes (om stikstoftransformaties te bereiken), ", schrijven de wetenschappers. "Maar vooruitgang in dit opzicht vereist een begrip op moleculair niveau van stikstoftransformatiereacties, evenals ... ontdekking van nieuwe katalytische systemen en alternatieve middelen om de energie te leveren die nodig is om die reacties aan te drijven."

Seefeldt en zijn USU-team, wiens onderzoek wordt ondersteund door de DOE, hebben al pionierswerk verricht in de richting van een schoon en hernieuwbaar lichtgestuurd proces voor het omzetten van stikstof in ammoniak, een hoofdbestanddeel van kunstmest.

"Ons onderzoek naar dit proces, die nanomaterialen gebruikt om lichtenergie op te vangen, laat zien hoe zonlicht of kunstlicht stikstofbinding kan stimuleren, " zegt Seefeldt. "Het is een potentiële game-changer."