Уреата е еден од најважните индустриски хемиски производи, особено за ѓубрива, но нејзиното класично производство бара многу енергија и најчесто се потпира на фосилни горива. Истражувачи од Griffith University и Queensland University of Technology покажуваат дека уреа може поефикасно да се добива и електрохемиски, со користење отпадни гасови како јаглерод моноксид (CO) и азотни оксиди (NO).
Главниот проблем е селективноста: наместо уреа, во реакциите често настануваат несакани нуспроизводи како амонијак и јаглеводороди. За да го надминат тоа, тимот комбинирал квантно-хемиски симулации и машинско учење за дизајн на подобри катализатори од типот „двоен атом“ на рабови од јаглеродни материјали.
Научниците прво анализирале 90 дизајни со прецизни компјутерски пресметки, а потоа со модел на машинско учење брзо процениле уште над 1.400 кандидати. Клучниот показател се покажала т.н. ко-адсорпциска енергија, односно колку силно CO и NO истовремено се врзуваат за катализаторот.
Резултатите укажуваат на многу тесен „оптимален прозорец“: ако врзувањето е преслабо, молекулите се одвојуваат; ако е пресилно, се поттикнуваат несакани реакции. Само умерено врзување ја фаворизира синтезата на уреа.
Со овој пристап, 1.458 можни катализатори биле стеснети на 259 ветувачки, по што биле валидирани најдобрите кандидати. Според авторите, ваквата методологија значително го забрзува откривањето ефикасни катализатори и отвора практичен пат за претворање отпадни гасови во корисни агрохемикалии со помал еколошки отпечаток.
Студијата е објавена во списанието ACS Nano (DOI: 10.1021/acsnano.6c04319).
