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Una vía para producir amoníaco de forma más sustentable

Un estudio propone nuevos catalizadores para producir amoníaco, materia prima de los fertilizantes nitrogenados

El amoníaco es la materia prima para los fertilizantes nitrogenados y el segundo producto químico más producido en el mundo, solo superado por el ácido sulfúrico.

Hay varios medios para producir amoníaco, pero el proceso de Haber-Bosch sigue siendo el más frecuente y representa aproximadamente el 90% de la producción total. El proceso, involucrado en la producción a escala industrial, requiere altas temperaturas y alta presión. Esas condiciones son necesarias para romper los fuertes enlaces del nitrógeno y reaccionar con el hidrógeno producido a partir de gas metano para formar amoníaco. Dichos procesos se basan principalmente en combustibles fósiles.

Por lo tanto, el amoníaco es de las sustancias químicas cuya producción y uso impacta en la liberación de gases de efecto invernadero a nivel mundial, con emisiones globales de dióxido de carbono y óxido nitroso. La demanda de amoníaco podría aumentar en los próximos años, principalmente debido a su uso en fertilizantes para la producción de alimentos, por lo que es uno de los mayores desafíos frente al cambio climático.

Dado que la única forma eficiente de producir amoníaco es a altas temperaturas y presiones y utilizando una materia prima a base de carbono, su obtención se centraliza en grandes fábricas.

Los catalizadores heterogéneos convencionales basados ​​en hierro metálico o rutenio median en la disociación e hidrogenación del nitrógeno a través de una ruta relativamente cara en energía.

Investigaciones de la Denmark Technical University han introducido un cambio de juego potencial con una nueva clase de catalizadores complejos de hidruro metálico de rutenio como una clase alternativa de catalizadores que los hizo alcanzar la síntesis de amoníaco en condiciones suaves. Creen que su método podría allanar el camino para medios nuevos y más sostenibles de producción de amoníaco. Su artículo fue publicado en Nature Catalysis.

El proceso les permite sintetizar amoniaco a temperaturas tan bajas como 300 ° C y a presiones tan bajas como 1 bar. La aplicación práctica de estos catalizadores se muestra prometedora en lo que respecta a la producción a pequeña escala de amoníaco basada en energía renovable. La reducción de nitrógeno se realiza mediante los múltiples complejos de hidruro de rutenio, que son ricos en electrones e hidrógeno.

La catálisis de amoníaco es posiblemente el sistema catalítico mejor estudiado del mundo. Es necesario que la producción de amoníaco tenga lugar de una manera que demande menos energía. Aunque las grandes fábricas son necesarias para rentabilizar la producción, los nuevos catalizadores pueden permitir la producción en fábricas descentralizadas, reduciendo el transporte y las emisiones de dióxido de carbono.