Hnojení dusíkem. Kredit: USDA, Wikimedia Commons.

Dnešní zemědělské i průmyslové vody typicky obsahují velké množství dusičnanů. Pocházejí například z použitých hnojiv, živočišného odpadu, chemických provozů nebo čistíren odpadních vod. Jejich nadbytek může mít katastrofální následky ekosystémy pro. Jde o brutální přísun dusíku, který je jinak v prostředí vzácným zbožím.

Dusičnany navíc kontaminují podzemní vody a představují zdravotní riziko pro lidi i zvířata. Většina zemí proto odpadní vody čistí tak, že z nich dusičnany odstraňují. Jenže obvykle jde o drahý a energeticky náročný proces, nehledě na to, že možná vyhazujeme cennou surovinu. Dusičnany totiž obsahují velké množství dusíku, což je základní stavební složka hnojiv.

Shi-Jie You. Kredit: S.-J. You.

Shi-Jie You z Harbin Institute of Technology v Charbiu na severovýchodě Číny a jeho kolegové hledali způsob, jak tento obrovský zdroj využít. Vyvinuli postup, který dokáže s využitím chemie podporovavé umělou inteligencí přeměnit dusičnany z odpadních vod na amoniak. Ten slouží jako klíčová složka močovinových hnojiv. Je to levné, energeticky úsporné a mohlo by změnit způsob výroby hnojiv.

Harbin Institute of Technology. Kredit: Asia Consult.

Amoniak patří k nejdůležitějším průmyslovým chemikáliím na světě. Používá se při výrobě hnojiv, pak také výbušnin, chemikálií, chladiv a řady dalších látek. Jeho výroba je ale velmi drahá a energeticky náročná. Dnes se obvykle získává Haberovou–Boschovou syntézou, při které se za vysokých teplot a tlaků slučuje čistý dusík s vodíkem. Podle některých odhadů to spotřebuje asi 1 až 2 % celosvětové energie.

Čínský tým namísto toho zapřáhl AI a vyvinul superkatalyzátor, s nímž lze vyrábět amoniak z odpadních dusičnanů. Je to dvouatomový katalyzátor (DAC), nanozym, v němž spolupracují dva atomy mědi jako dokonale sehraná chemická dvojice. Umělá inteligence během jeho vývoje našla nejvhodnější kombinace atomů. Vytipovala nejslibnější kandidáty k testování, čímž výrazně zkrátila dobu vývoje.

Podle čínského týmu je nový katalyzátor téměř třikrát účinnější než srovnatelné materiály. Pokud se to potvrdí, mohl by přinést výrazně vyšší výtěžnost amoniaku a méně odpadu. Technologie je zatím ve fázi laboratorních experimentů a má za sebou jen pilotní experimenty. Čas ukáže, jak obstojí v praxi.

Video: Haber–Bosch Process: From Industrial Backbone to Geopolitical Fault Line and Green Transformation

Literatura

Interesting Engineering 10. 5. 2026.

Journal of the American Chemical Society online 10. 1. 2026.