Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Sídney han desarrollado un sistema de cero emisiones utilizando un panel solar que convierte las aguas residuales con nitratos en nitrato de amonio para su uso en la fertilización. Este innovador dispositivo, que emplea tecnología de hoja artificial, representa un avance significativo en la producción de amoníaco de manera más ecológica.
Hoja artificial para la producción de amoníaco a partir de la luz solar
El amoníaco es crucial para la producción de fertilizantes que sostienen la agricultura y la producción de alimentos a nivel mundial. Sin embargo, el método tradicional de producción de amoníaco genera grandes cantidades de emisiones de gases de efecto invernadero, ya que requiere combustibles fósiles para la producción de hidrógeno y la energía necesaria para el proceso de alta temperatura.
La Profesora Rose Amal y el Profesor Xiaojing Hao, junto con sus equipos, han desarrollado una manera de generar iones de amonio a partir de aguas residuales con nitratos utilizando únicamente un panel solar especialmente diseñado que funciona como una hoja artificial. Este trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Journal of Energy and Environmental Science.
Tecnología fotoelectrocatalítica
El proceso utilizado se conoce como fotoelectrocatalítica (PEC) y emplea una capa delgada de nanomateriales de hidróxido de cobre y cobalto en el panel, que actúa como catalizador para asistir en la reacción química necesaria para producir nitrato de amonio a partir de las aguas residuales. El equipo de investigación, que incluye al autor principal del estudio, Chen Han, y al Dr. Jian Pan, ha construido un sistema de hoja artificial de 40 cm² en el edificio Tyree Energy Technologies en UNSW, que ha logrado producir iones de amonio suficientes para satisfacer 1.49 m² de tierra cultivable.
Ventajas del nuevo sistema
Este nuevo sistema opera en condiciones ambientales y solo utiliza la luz solar para producir amonio a partir de aguas residuales con nitratos, lo que representa un importante avance hacia una producción de fertilizantes más sostenible y descentralizada. La producción descentralizada podría reducir aún más las emisiones de CO2 asociadas con el transporte del fertilizante.
Comparación con la fotosíntesis natural
En una hoja real, la fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas utilizan la luz solar, el agua y el dióxido de carbono para crear oxígeno y energía en forma de azúcar. En este nuevo proceso fotoelectrocatalítico, el panel solar actúa como una hoja artificial que utiliza la luz solar y las aguas residuales con nitratos para crear nitrato de amonio.
Desarrollo y colaboración futura
Los investigadores esperan que la generación de amonio a partir de las aguas residuales permita utilizar el agua procesada para irrigar cultivos, ayudando aún más en su crecimiento. Aunque las aguas residuales deben ser procesadas previamente para filtrar materias orgánicas y partículas, el objetivo es que una vez convertido el nitrato en amonio, el agua tratada se pueda usar para riego.
La Profesora Amal está interesada en colaborar con socios industriales para desarrollar este proceso a una escala comercial viable. La colaboración industrial es crucial para escalar el dispositivo y utilizar paneles solares de tamaño tradicional, lo que sería fundamental para alcanzar los objetivos de reducción de emisiones para 2030 y 2040, y finalmente lograr el Net Zero para 2050.
Esta nueva tecnología ofrece una solución limpia, eficiente y rentable para utilizar la energía solar y los desechos químicos en la producción de amoníaco, contribuyendo a una agricultura más sostenible y reduciendo significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero. Con el apoyo adecuado, esta innovación podría revolucionar la producción de fertilizantes y jugar un papel importante en la lucha contra el cambio climático.
Vía www.unsw.edu.au
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