Convertir aire y agua en amoníaco mediante un nuevo proceso no contaminante
El amoníaco es una sustancia imprescindible en muchas aplicaciones prácticas y procesos industriales. Por ello, es uno de los productos químicos más producidos en el mundo, con una demanda mundial que supera los 180 millones de toneladas anuales. La principal forma de fabricar amoníaco es el proceso Haber-Bosch, un método inventado hace más de cien años que necesita una reacción entre hidrógeno y nitrógeno que se produce en condiciones de alta temperatura y alta presión y que depende de una infraestructura centralizada a gran escala.
El proceso Haber-Bosch ha sido de gran utilidad para la humanidad. Pero, por desgracia, la producción de amoníaco mediante dicho proceso consume aproximadamente el 2 por ciento del total de la energía mundial y es responsable del 1,4 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono, básicamente porque el hidrógeno necesario para la reacción procede en su mayor parte de combustibles fósiles.
Ahora, inspirándose en cómo algunos procesos naturales, incluyendo los relámpagos, producen amoníaco, unos ingenieros han ideado un reactor revolucionario y respetuoso con el medioambiente que podría descarbonizar la producción de amoníaco.
El avance es obra de un equipo integrado, entre otros, por Xiaoli Ge y Chris Li, de la Universidad en Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York) en Estados Unidos.
En la naturaleza, la energía eléctrica de un relámpago actúa sobre moléculas de nitrógeno de la atmósfera y forma distintos óxidos de nitrógeno. Tras caer como parte del agua de lluvia, los óxidos de nitrógeno son convertidos en amoníaco por bacterias del suelo, suministrando nutrientes a los vegetales.
El reactor de dos fases de Xiaoli Ge y sus colegas imita este ciclo natural del nitrógeno. Los relámpagos se sustituyen por plasma. Las bacterias, por un catalizador de cobre-paladio.
El nuevo reactor constituye un avance significativo hacia la síntesis verde de amoníaco con una tasa de producción y una estabilidad de reacción industrialmente competitivas.
Más de la mitad del amoníaco mundial lo producen cuatro países (China, Estados Unidos, Rusia e India), mientras que muchos países en vías de desarrollo son incapaces de producir el suyo propio. El proceso Haber-Bosch debe realizarse a gran escala en instalaciones especialmente preparadas. En cambio, el nuevo proceso de producción de amoníaco puede llevarse a cabo a una escala mucho menor y con infraestructura muy simple.
Con esta tecnología, un módulo autosuficiente, lo bastante pequeño como para ser transportado a cualquier lugar donde se necesite producir amoníaco, alojaría el reactor así como paneles solares para suministrar la energía eléctrica necesaria. De esta manera, se podría obtener amoníaco incluso en zonas del mundo sin la infraestructura necesaria para el proceso de Haber-Bosch.
Ge, Li y sus colegas están ampliando su reactor y estudian la posibilidad de colaborar con empresas para perfeccionarlo y comercializarlo.
El equipo expone los detalles técnicos de su nuevo sistema en la revista académica Journal of the American Chemical Society, bajo el título “Controlling the Reaction Pathways of Mixed NOxHy Reactants in Plasma-Electrochemical Ammonia Synthesis”. (Fuente: NCYT de Amazings)
