Científicos de la Universidad australiana de Monash afirman haber logrado un avance decisivo en la producción de amoníaco ecológico que podría desplazar el proceso Haber-Bosch, extremadamente sucio, con el potencial de eliminar casi el 2% de las emisiones mundiales de efecto invernadero.
El amoníaco es uno de los productos químicos industriales más producidos en el mundo, y es absolutamente vital para la sociedad moderna. Actualmente, la mayor parte del amoníaco se usa como fertilizante agrícola, pero también se emplea en plásticos, fibras, explosivos, productos farmacéuticos y otros sectores.
La industria mundial del amoníaco bombea más de 230 millones de toneladas de amoníaco al año, y es posible que la demanda aumente a medida que avanza la carrera hacia las emisiones netas cero; el amoníaco almacena tanta energía que se está proponiendo como combustible ecológico de alta densidad para sectores difíciles de descarbonizar como el transporte marítimo y la aviación.
Prácticamente todo el amoníaco que se produce hoy en día se hace mediante el ciclo Haber-Bosch. El gas metano natural se usa para producir hidrógeno (liberando seis toneladas de dióxido de carbono por cada 1,1 toneladas de hidrógeno), luego este hidrógeno se hace reaccionar con el nitrógeno atmosférico para producir amoníaco, normalmente quemando más gas natural para proporcionar el calor y la presión necesarios para la reacción.
Esto no sólo supone un 1,8% de las emisiones mundiales de CO2, sino que también es responsable de la contaminación por nitratos de las aguas subterráneas y emite grandes cantidades de óxido nitroso peligroso a la atmósfera. Por no hablar de que consume entre el 3-5% del total de la producción mundial de gas natural, y de que el propio proceso de extracción de gas arroja emisiones de metano directamente al aire, donde actúa como un gas de efecto invernadero extremadamente potente.
En resumen, hay que acabar con Haber-Bosch si queremos llegar a las emisiones netas cero. Los investigadores de la Universidad de Monash afirman que han dado con una forma de eliminar el gas natural de la ecuación, sin dejar de producir amoníaco «a temperatura ambiente, con un rendimiento elevado y práctico».
Mientras trabajaba en otro proyecto que intentaba fabricar lejía a partir de agua salada mediante electrólisis, el Dr. Bryan Suryanto colaboraba con el profesor Doug MacFarlane, experto en sales de fosfonio, y decidió realizar algunos experimentos paralelos para ver si estos líquidos iónicos podían utilizarse para producir amoníaco en un proceso electrolítico. Para sorpresa de todos, sí se podía.
Para ser sincero, el momento de eureka no fue realmente «¡Eureka!», fue más bien «¿Estás seguro? Creo que hay que repetirlo. Se necesita mucho tiempo para creerlo realmente. No sé si hemos tenido una celebración adecuada. El lanzamiento de nuestra empresa derivada será posiblemente el momento en que celebremos de verdad todo esto.
Doug MacFarlane.
El proceso es muy similar a lo que ocurre en un electrolizador de agua para producir hidrógeno, con la diferencia de que nosotros utilizamos electrolitos que son conocidos en el mundo de las baterías de litio. Cuando se aplica corriente a través de una célula electrolítica que contiene dichos electrolitos y también gas nitrógeno disuelto, se encuentra un compuesto llamado nitruro de litio (Li₃N) en la superficie del cátodo. El electrolito también debe contener un portador de los iones de hidrógeno, o protones … [en nuestro trabajo] hemos demostrado que las sales de fosfonio pueden actuar como tales portadores de protones para producir amoníaco de manera muy eficiente.
Cuando los iones de hidrógeno llegan al cátodo, desplazan los átomos de litio de cada molécula de nitruro de litio, creando NH₃ – o amoníaco. Éste se libera de la superficie del cátodo y se captura. El fosfonio circula entre los dos electrodos entregando sus protones en el cátodo, y siendo repuesto con un protón fresco en el ánodo, creando un proceso continuo que podemos hacer funcionar hasta cuatro días.
Dr. Alexandr Simonov
El proceso es tan limpio como la electricidad que se utiliza para alimentarlo, y produce unos 53 nanomoles de amoníaco por segundo, con eficiencia faradica de alrededor del 69%.
El equipo afirma que se trata de un método muy escalable, capaz de funcionar tanto a escala industrial como en operaciones in situ extremadamente pequeñas.
El equipo ha patentado la tecnología y ha creado una empresa, Jupiter Ionics, para comercializarla.
Aun así, Haber-Bosch tiene que morir, y si esta tecnología de Jupiter Ionics puede ayudar a ponerle fin, el mundo estará mejor.
Vía monash.edu
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