Investigadores de la Universidad de Sídney han logrado aprovechar la energía de un rayo artificial para desarrollar un método más eficiente en la producción de amoníaco, una de las sustancias químicas más importantes a nivel mundial. El amoníaco es, además, el ingrediente principal de los fertilizantes, que son responsables de casi la mitad de la producción alimentaria global.

Este avance ha sido publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition. El equipo ha conseguido simplificar el proceso de producción de amoníaco (NH3) en su forma gaseosa. Anteriores investigaciones realizadas en otros laboratorios producían amoníaco en solución (amonio, NH4+), lo que requería más energía y procesos adicionales para transformarlo en su forma gaseosa final.

Revolucionando un proceso clave

El proceso actual para generar amoníaco, conocido como el proceso Haber-Bosch, tiene un alto coste climático, dejando una notable huella de carbono. Además, es necesario que se realice a gran escala y cerca de fuentes de gas natural barato para resultar económicamente viable. Este método, inventado en el siglo XIX, permitió la producción industrial de amoníaco y revolucionó la agricultura y la industria moderna. Actualmente, el 90% de la producción mundial de amoníaco depende de este proceso.

El profesor PJ Cullen, líder de la investigación, ha señalado que «la demanda industrial de amoníaco sigue creciendo. Durante la última década, la comunidad científica global, incluido nuestro laboratorio, ha buscado una forma más sostenible de producir amoníaco que no dependa de los combustibles fósiles». En esta línea, el equipo ha estado trabajando en la producción de «amoníaco verde» durante seis años.

La nueva metodología permite convertir el aire en amoníaco gaseoso utilizando electricidad, lo que representa un importante avance hacia los objetivos de sostenibilidad planteados. El amoníaco, que contiene tres moléculas de hidrógeno, puede ser utilizado como un eficaz portador de hidrógeno, y se presenta como una opción viable para el almacenamiento y transporte de esta fuente de energía. La industria ha descubierto que puede acceder al hidrógeno «rompiendo» el amoníaco para separar las moléculas y utilizar el hidrógeno resultante.

Además, el amoníaco se perfila como un combustible libre de carbono, lo que ha despertado el interés de la industria naviera, responsable de aproximadamente el 3% de todas las emisiones globales de gases de efecto invernadero. La nueva técnica del equipo de Cullen utiliza plasma al electrificar o excitar las moléculas de aire, y el proceso de conversión a amoníaco gaseoso se lleva a cabo en un electrólito basado en membranas, un dispositivo que a simple vista puede parecer sencillo, pero que resulta fundamental en esta innovación.

Durante el proceso Haber-Bosch, el amoníaco se produce combinando gases de nitrógeno (N2) y hidrógeno (H2) bajo altas temperaturas y presiones en presencia de un catalizador. En contraste, el nuevo método desarrollado por el equipo de Cullen utiliza electricidad para excitar las moléculas de nitrógeno y oxígeno presentes en el aire. Posteriormente, estas moléculas excitadas se envían al electrólito basado en membranas para convertirlas en amoníaco gaseoso, lo que representa un camino más directo hacia la producción de este compuesto esencial.

El profesor Cullen ha afirmado que los resultados indican una nueva fase hacia la viabilidad del amoníaco verde. Su equipo ahora se centra en mejorar la eficiencia energética del proceso y hacerlo competitivo en comparación con el proceso Haber-Bosch. «Este nuevo enfoque es un proceso de dos etapas, que combina plasma y electrólisis. Ya hemos hecho que el componente de plasma sea viable en términos de eficiencia energética y escalabilidad, pero necesitamos avanzar en la eficiencia energética del componente del electrólito», concluyó.

Fuente: larepublica.es