• Saltar a la navegación principal
  • Saltar al contenido principal
  • Saltar a la barra lateral principal
  • Publica tu artículo
  • Publicidad
  • Contacto
  • Aviso legal
  • Privacidad
  • Cookies

EcoInventos

Tu blog de gadgets ecológicos

Telegram EcoInventos
  • Lo + Visto
  • Renovables
  • Energía solar
  • Fotovoltaica
  • Autoconsumo
  • Arquitectura
  • Suscripción gratis

Ingenieros de Rice inventan innovador reactor que produce amoníaco verde y agua purificada a partir de aguas residuales

18 agosto, 2024 1 comentario

Valora este contenido

El nuevo sistema de reactor podría descarbonizar la producción de amoníaco y tratar agua contaminada con nitratos.

El amoníaco desempeña un papel crítico en el sostenimiento de la producción de alimentos para la creciente población mundial, pero su fabricación representa aproximadamente el 2% del consumo global de energía y el 1,4% de las emisiones de dióxido de carbono. Ingenieros de la Universidad de Rice han desarrollado un diseño de reactor revolucionario que podría descarbonizar la producción de amoníaco, al mismo tiempo que mitiga la contaminación del agua.

En un estudio publicado en Nature Catalysis, un equipo de ingenieros de Rice liderado por Haotian Wang describió el desarrollo de un nuevo sistema de reactor que convierte los nitratos —contaminantes comunes en las aguas residuales industriales y escorrentías agrícolas— en amoníaco, un químico vital no solo para los fertilizantes, sino también en una amplia gama de productos industriales y comerciales, desde limpiadores domésticos hasta plásticos, explosivos e incluso combustible.

Actualmente, el amoníaco es uno de los químicos más producidos a nivel mundial, con una demanda global que supera los 180 millones de toneladas anualmente. La principal forma de fabricar amoníaco es el proceso de Haber-Bosch, que implica una reacción entre hidrógeno y nitrógeno que ocurre bajo condiciones de alta temperatura y presión, y que depende de una infraestructura centralizada a gran escala. Una alternativa a este proceso es la síntesis electroquímica, que implica el uso de electricidad para impulsar reacciones químicas.

Ventajas de la síntesis electroquímica

Según Feng-Yang Chen, estudiante de posgrado en Rice y autor principal del estudio, «la electroquímica puede llevarse a cabo a temperatura ambiente, es más adecuada para formatos escalables en diferentes sistemas de infraestructura, y tiene la capacidad de ser alimentada por energía renovable descentralizada«. Sin embargo, el desafío actual para esta tecnología es que se requieren grandes cantidades de productos químicos aditivos durante el proceso de conversión electroquímica. «El reactor que hemos desarrollado utiliza iones reciclables y un sistema de tres cámaras para mejorar la eficiencia de la reacción«.

Una de las innovaciones clave radica en el uso de un electrolito sólido poroso, que elimina la necesidad de altas concentraciones de electrolitos de soporte, un problema que ha obstaculizado intentos previos de convertir nitratos en amoníaco de manera sostenible. Además, alimentar el proceso de conversión con energía renovable esencialmente haría que la producción de amoníaco sea neutra en carbono.

Producción de amoníaco y agua purificada

«Realizamos experimentos donde hicimos fluir agua contaminada con nitratos a través de este reactor y medimos la cantidad de amoníaco producida y la pureza del agua tratada«, dijo Chen, quien está cursando un doctorado en ingeniería química y biomolecular bajo la supervisión de Wang. «Descubrimos que nuestro novedoso sistema de reactor podría convertir agua contaminada con nitratos en amoníaco puro y agua limpia de manera muy eficiente, sin la necesidad de químicos adicionales. En términos simples, se introduce agua residual y se obtiene amoníaco puro y agua purificada«.

El nuevo sistema de reactor posibilita una vía de conversión electroquímica de nitrato a amoníaco que eliminaría la necesidad de la desnitrificación, el proceso mediante el cual las plantas de tratamiento de aguas residuales eliminan los nitratos del agua contaminada, generando nitrógeno que se alimenta al proceso de Haber-Bosch. Además de evitar tanto la desnitrificación tradicional como las rutas de Haber-Bosch, este enfoque proporciona un método eficaz de descontaminación del agua.

Impacto ambiental y futuro

Pedro Álvarez, Profesor George R. Brown de Ingeniería Civil y Ambiental, y director del Centro de Investigación de Ingeniería de Nanosistemas para el Tratamiento de Agua Habilitado por Nanotecnología (NEWT) y del Instituto de Investigación y Emprendimiento de Tecnologías del Agua (WaTER) en Rice, señaló que «el nitrato es uno de los contaminantes prioritarios que más frecuentemente viola los estándares de agua potable, y es una preocupación significativa en las ciudades en crecimiento, ya que las tierras agrícolas con suministros de agua subterránea contaminados con nitratos se convierten en zonas urbanas«.

Según Álvarez, «la eliminación convencional de nitratos en el tratamiento de agua potable implica intercambio iónico o filtración por membrana mediante ósmosis inversa, lo que genera salmueras y transfiere el problema del nitrato de una fase a otra«. «La innovación del profesor Wang es muy oportuna e importante, ya que ofrece una solución que elimina la toxicidad del nitrato y la responsabilidad asociada sin necesidad de añadir productos químicos de tratamiento«, añadió.

Las implicaciones de este trabajo van más allá de la producción de amoníaco. El diseño del reactor y la evaluación tecnoeconómica que acompaña al estudio pueden ayudar a orientar futuras investigaciones en otros procesos químicos ecológicos, transformando potencialmente la forma en que las industrias abordan los desafíos ambientales.

«Nuestros hallazgos sugieren un nuevo método más ecológico para abordar tanto la contaminación del agua como la producción de amoníaco, lo que podría influir en cómo las industrias y comunidades manejan estos desafíos«, dijo Wang, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular, ciencia e ingeniería de materiales y química en Rice. «Si queremos descarbonizar la red eléctrica y alcanzar los objetivos de cero emisiones netas para 2050, es urgente desarrollar formas alternativas de producir amoníaco de manera sostenible«.

Vía rice.edu

Si te ha gustado este artículo, compártelo con tus amigos en las redes sociales ¡Gracias!
EcoInventos Whatsapp
EcoInventos Correo

Publicado en: Energías Renovables

Interacciones con los lectores

Comentarios

  1. Santiago G.M. dice

    20 agosto, 2024 a las 01:15

    Excelente publicación científica, una nueva manera de producir amoniaco,a partir de aguas residuales industriarles; ya que el consumo de amoniaco es un químico vital no solo para los fertilizantes, sino también para una amplia gama de productos industriales y comerciales, desde limpiadores domésticos hasta plásticos, explosivos e incluso combustible.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Barra lateral principal

Investigadores noruegos desarrollan solución ultradelgada que hace que las pilas de hidrógeno reduzcan un 33% los compuestos tóxicos y sean hasta un 20% más baratas

Se ha logrado disminuir en un 62.5% el contenido de platino, un mineral raro y costoso, en el catalizador de las celdas de combustible.

Investigadores de KAUST desarrollan innovador material compuesto que enfría paneles solares y triplica su vida útil

El material absorbe humedad por la noche y la libera durante el día, permitiendo una refrigeración pasiva sin necesidad de electricidad.

Startup neoyorquina crea máquina que genera hasta 4 litros de gasolina sintética climáticamente neutra al día capturando 10 kg de CO₂ de la atmósfera, a partir de aire, agua y sol

Aircela, un startup de Nueva York, ha desarrollado una máquina que produce gasolina sintética a partir de aire, agua y electricidad renovable, sin necesidad de modificar motores existentes.

Startup austriaca desarrolla tecnología que almacena hidrógeno a solo 35 bar con hasta 30 veces más densidad energética, sin litio ni tierras raras

Hydrosolid ha desarrollado el HIVE S 1, una tecnología de almacenamiento de hidrógeno de baja presión basada en un nanopolímero patentado que absorbe y libera hidrógeno de manera controlada.

Las células solares orgánicas alcanzan un récord de eficiencia del 19,96% con un polímero 6 veces más barato

Investigadores de la Universidad de Zhengzhou han desarrollado un polímero de bajo coste que ha logrado una eficiencia de conversión de energía del 19.96% en células solares orgánicas.

MAN Energy Solutions construye el gigantesco motor de dos tiempos a metanol más potente del mundo

El motor está siendo fabricado por CSSC-MES Diesel Co., Ltd. (CMD) en China y es el primero de 12 motores destinados a una serie de grandes buques portacontenedores de 24,000 TEU en construcción.

Pozos canadienses: Tecnología natural de bajo coste para climatizar tu casa ahorrando energía

Los pozos canadienses llevan el aire exterior, con un sistema de tubos enterrados hasta la vivienda, adquiriendo la temperatura del subsuelo.

El primer parque eólico-solar offshore del mundo podría generar hasta 5 veces más energía

La combinación de energía solar y eólica offshore puede aumentar la producción energética hasta 5 veces, sin requerir espacio adicional.

Científicos indios inventan una cosechadora de energía eólica simple y escalable impulsada por el aleteo: energía de la nada

No tiene partes giratorias, requiere poco mantenimiento y puede integrarse fácilmente en entornos urbanos o naturales.

Investigadores surcoreanos han desarrollado el semiconductor inorgánico más pequeño del mundo, mejora la conductividad eléctrica y la eficiencia en la producción de hidrógeno bajo luz solar

Producción ecológica de hidrógeno solar con el semiconductor inorgánico más pequeño del mundo. Avance clave hacia energías limpias y sostenibles sin materiales tóxicos.

Puede revisar y cambiar sus preferencias de cookies con respecto a este sitio web en este enlace.

Copyright EcoInventos © 2025 - Aviso legal - Política de privacidad RGPD - Cookies