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隨著全球太陽能應用快速發展，科學家目前正嘗試將太陽能利用於燃料、塑膠乃至於鋼鐵的製造。在一項發表於《自然－永續性》（Nature Sustainability）期刊的最新研究中，來自中國南京大學的研究團隊開發出一種低成本、高效率的方法，藉由太陽能從廢水中回收氨（NH₃，氮肥的主要成分）。此技術不僅能提供農民更便宜的肥料來源，還能幫助淨化農業逕流與工業廢水。

氨是重要的化學原料，全球的年產量高達2.4億噸，其中絕大部分的氨被用於製造合成肥料，支撐著世界糧食的生產。然而，氨的生產過程高度依賴化石燃料，需要高溫反應來「固定」空氣中的氮氣將它變成可吸收的形式，過程中將排放大量汙染物。另一方面，農民在施肥後，過剩的氨常流入水體，導致有害藻華爆發、水質優養化，進一步破壞生態。

因此若是能把這些氨回收，不僅有助於節省能源，同時還可以淨化廢水。儘管現有的廢水處理廠也會嘗試從廢水中回收氨，但由於回收成本高昂且耗能，導致廢水處理廠在多數情況下僅將氨分解為對生態危害較小的化合物。

為了解決目前氨回收時遭遇到的困難，本次研究團隊結合傳統太陽能蒸餾技術與高科技材料，嘗試以更具經濟效益的方式回收氨。首先，他們利用透明玻璃或塑膠製成簡易的「太陽能溫室」，並在溫室內放入裝有廢水的容器，模擬太陽能蒸餾裝置。太陽加熱廢水，水分蒸發後在內壁凝結，便可收集到純淨水。由於廢水中的氨會以「銨」（NH4⁺）的形式存在，容易與其他陰離子結合形成銨鹽類（ammonium）化合物，因此無法被蒸發。為了將銨轉化成氨，團隊研發出一種表面覆蓋著吸熱性極強的「碳化鈦」（TiC）的塑膠海綿，以加速蒸發過程。

此外，研究團隊還會在碳化鈦塑膠海綿外附著一層鹼性的氨基化合物，可從廢水中的銨鹽上剝離出氫離子，並將銨轉化為能揮發的氨氣，最後氨氣會再與水蒸氣一同被冷凝、收集。當海綿因吸收過多銨鹽中的氫離子而出現飽和的狀況時，還可以利用聚焦的太陽光，觸發氫離子與廢水中的氯離子反應，除了產生可再另外銷售的鹽酸外，同時也能讓海綿恢復再利用。

目前這套技術僅在實驗室規模下測試，研究團隊的初步經濟分析顯示，透過販售所回收的氨與鹽酸，該系統可望在3.5年內回本。儘管如此，這項新的氨回收方法仍需在工業規模上進行更多驗證，以確認裝置中是否還有其他未被發現的潛在風險或限制。

新聞來源
Service, R. F. (2025 Aug. 1). Simple solar device extracts ammonia from wastewater. Science. https://www.science.org/content/article/simple-solar-device-extracts-ammonia-wastewater.