Улаанбаатар хотын баруун хэсэгт байрлах хуучин Толгойтын нефть баазын хашаан дахь нефтийн бүтээгдэхүүнээр бохирдсон талбай, Дорноговь аймагт орших Зүүнбаянгийн нефтийн орд газрын бохирдолтой талбай, мөн Дархан-Уул аймгийн нутаг дэвсгэр дээр орших Ойн бирж шатахуун түгээх станцын ойр орчмын талбайг тус тус судалгаанд ашиглав.

Аммиак нь бордоо, эм тариа, тэсрэх бодис, резин зэрэг хүн төрөлхтөний салшгүй хэрэглээ болсон олон бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэхэд түүхий эд болгон хэрэглэгддэг, үйлдвэрлэлээрээ дэлхийд хоёрдугаарт ордог химийн бодис юм. Дэлхий дахинаа жил бүр 60 тэрбум долларын өртөгтэй, 150 сая тонн аммиак үйлдвэрлэгддэг гэсэн статистик мэдээ байдаг. Манай оронд ч гэсэн хөдөө аж ахуй, уул уурхайн салбар аммионийн нитрат, сульфат зэрэг аммиак агуулсан химийн нэгдлийг ихээр импортолж, хэрэглэдэг билээ. Сүүлийн үед аммиакийг цэвэр энергийн үүсгүүр болгох буюу аммиакийн түлшний элемент, дам хэлбэрээр устөрөгчийн түлшний элементэд хэрэглэх судалгаа түгээмэл хийгдэж байна. Өнөөдрийн байдлаар үйлдвэрт аммиакийг Габер-Бошийн аргаар өндөр даралт, температурт азот, устөрөгчийн хийнээс гарган авч байна. Энэ аргаар нэг тонн аммиак гарган авахад 34 ГЖ энерги зарцууулдаг бөгөөд энэ нь дэлхийн нийт энергийн ~2%-тай тэнцэх хэмжээний энерги юм. Түүнчлэн 1 тонн аммиак гаргахад 1.5 тонн нүүрсхүчлийн хий ялгардаг нь хүлэмжийн хий үүсгэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг байна. Ийм учраас азотын ангижрах урвал (N2 + 6H+ + 6e− → 2NH3)-д үндэслэн аммиакийг цахилгаан химийн аргаар синтезлэх арга нь нөхөн сэргээгдэх энергийн эх үүсвэрийг ашиглан цахилгаан гарган авах боломжтой, нүүрсхүчлийн хий ялгаруулдаггүй зэрэг давуу талтай учраас эрдэмтдийн анхаарлыг ихээр татаж байна. Нөгөө талаас өндөр бүтээмжтэй электрокатализатор (идэвхжлийн энерги багатай, завсрын шатны бүтээгдэхүүний холбоосын энерги сул) хэрэглэснээр ердийн даралт, температурт аммиак синтезлэх боломж бүрдэнэ. Энэ зорилгоор Au, Ru, Rh зэрэг үнэт металлыг хэрэглэдэг боловч олдоц багатай, өндөр үнэтэй зэрэг шалтгаанаар үйлдвэрт хэрэглэх боломжоор хомс юм. Иймд судлаачдад Фарадейн бүтээмж багатай шинэ, хямд үнэтэй, үнэт металл агуулаагүй электрокатализаторыг нээн илрүүлэх явдал туйлын сонирхолтой судалгааны нэг юм. Энэхүү судалгааны ажлын зорилго нь нүүрстөрөгчийн наноматериал (эх орны түүхий эд графитаас гарган авсан болон худалдааны графин) болон фосфорин зэрэг 2D материалд суурилсан өндөр идэвхтэй электрокатализаторыг азотыг ангижруулах цахилгаан химийн аргаар аммиак синтезлэх юм. Нөгөө талаас бид перовскайт нарны зайг азотыг ангижруулах урвалын цахилгааны үүсгүүр болгох, цахилгаан гарган авахад хэрэглэн аммиакийг синтезлэх ногоон технологийг бий болгохоор зорьж байгаа юм.

Манай орны үйлдвэрлэлд голлох байр суурийг уул уурхайн салбар эзэлдэг. Уул уурхайн баяжуулах “Эрдэнэт” vйлдвэр нь зэс, молибдений хvдрийн олборлолт, баяжуулалтаар Ази тивдээ томоохонд тооцогддог vйлдвэр юм. Хэдийгээр уул уурхайн салбар улс орны хөгжилд дорвитой хувь нэмэр оруулдаг ч байгаль орчинд сєрєг нөлөө үзүүлэгч нэг гол хүчин зүйл болдог. Орчны бохирдлын төлөв байдлыг хянах гол үзүүлэлтүүдэд хөрс агаар, усны хяналт шинжилгээ зүй ёсоор орно. Монгол улсад урт удаан хугацаанд ажиллаж орчны хүчин зүйлс тодорхой хэмжээгээр тогтмол өөрчлөлт оруулдаг үйлдвэрлэл, уул уурхайн бүсийн байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг улирлын туршид мониторинг хийж эдгээр уул уурхайн хаалтын ажилд бэлтгэх нь ногоон эдийн засагт үнэтэй хувь нэмэр оруулна. Манай судалгааны баг 2013 онд Эрдэнэт хот, Эрдэнэт үйлдвэрийн ойр орчмын өнгөн хөрсний бохирдлыг үнэлэх судалгаа хийсэн ба судалгааны үр дүнд үйлдвэрийн бүс орчмын өнгөн хөрсөн дэх Cu, As-ийн агуулга 1443-4866, 12-52 мг/кг тус тус байгааг тогтоосон. Энэ бүсийн хөрсний бохирдлыг бууруулах тал дээрх судалгаа харьцангуй бага хийгдсэн байна. Иймд бид Эрдэнэтийн УБҮ-ийн жишээн дээр уул уурхайн үйлдвэрийн бүсийн хөрсний мониторингийн судалгаа хийн бохирдлыг тогтоох, бохирдлыг бууруулах аргуудыг туршин хамгийн тохиромжтой электрокинетикийн аргын аргачлал боловсруулах зорилго тавин ажиллана. Электрокинетикийн арга нь органик бус, органик аль аль бохирдлыг бууруулах, хөрсийг нөхөн сэргээх чадвартай, усархаг буюу шаварлаг орчинд хөрсийг цахилгаан орны үйлчлэлээр идэвхижүүлэн бохирдлыг арилгах, бууруулах шинж чанар дээр үндэслэгдэн явагддаг. Энэхүү судалгааны зорилго нь уул уурхайн орчмын хөрсний хүнд металын бохирдлыг электрокинетикийн аргаар бууруулах аргыг ашиглан хөрсийг эрүүлжүүлэх тохиромжтой нөхцлийг гаргаж авахад оршино.

Усны электролизоор энергийн нягт ихтэй, нөхөн сэргээгдэх эрчим хүчний үүсгүүр болох устөрөгчийг гарган авснаар энерги болон усыг хадгалах зорилгоор түлшний элементэд хэрэглэгдэх бүрэн боломжтой юм. Сүүлийн үед авто машины үйлдвэрлэлд усны электролизоор устөрөгч гарган авч түлшний үүсгүүр болгон хэрэглэх, устөрөгчийн хөдөлгүүрт авто машинд устөрөгчийг түлш болгон хэрэглэх боломжийн талаарх судалгаа эрчимтэй хийгдэж байна. Үйлдвэрт ихэнхдээ устөрөгчийг байгалийн хийнээс гарган авдаг боловч усны электролиз нь зөвхөн устөрөгч, хүчилтөрөгч ялгаруулдагаараа давуу талтай, судлаачдын анхаарлын төвд зүй ёсоор ордог юм. Үйлдвэрлэлийн өртөг өндөр, ердийн даралт, температурт гарган авах боломжгүй, катализатор болох Pt үнэтэй учраас дэлхийд үйлдвэрлэгдэж буй устөрөгчийн ердөө 5%-ийг электролизийн аргаар гарган авдаг. Усны электролизыг 100% бүтээмжтэй явуулахад 39.4 кВ/кг эрчим хүч шаардагдах боловч өнөөдрийн байдлаар Pt катализатортой 70% бүтээмжтэй ажиллуулж байна. Ийнхүү үнэтэй, металл суурьтай катализатор хэрэглэдэг учраас электролиз нь байгалийн хийнээс устөрөгч гарган авах зардлаас 2 дахин үнэтэй байдаг сул талтай. Хямд, үнэт металлын агууламж багатай, энергийн бүтээмж ихтэй катализаторыг гарган авснаар электролизоор устөрөгчийг ердийн даралт, температурт гарган авч, хэрэглээнд ашиглах, байгаль орчинд хор нөлөөтэй түлшнээс татгалзах боломжийг бидэнд олгоно. Иймд дэвшүүлж буй энэ төслийн хүрээнд нүүрстөрөгчийн наноматериал зэрэг 2D материалд суурилсан молбидений сульфид / оксид, эсвэл рени атомыг шигтгэсэн гадаргуугийн талбай ихтэй, идэвхтэй электрокатализаторыг синтезлэн хүчиллэг болон суурилаг орчинд устөрөгч хийг гарган авч түлшний элементэд болон цахилгаан гарган авахад хэрэглэн ногоон технологийг бий болгохоор зорьж байгаа юм.