Estados Unidos. Investigadores de la Universidad de Notre Dame están desarrollando un enfoque de energía renovable para sintetizar amoniaco. El proceso de Haber-Bosch desarrollado a principios del siglo XX para producir amoníaco se basa en combustibles fósiles no renovables y tiene aplicaciones limitadas solo para grandes plantas químicas centralizadas.
El nuevo proceso, publicado en Nature Catalysis, utiliza un plasma, un gas ionizado, en combinación con catalizadores de metales no nobles para generar amoníaco en condiciones mucho más suaves de lo que es posible con Haber-Bosch. La energía en el plasma excita las moléculas de nitrógeno, uno de los dos componentes que intervienen en la producción de amoníaco, lo que les permite reaccionar más rápidamente con los catalizadores.
Debido a que la energía para la reacción proviene del plasma en lugar del alto calor y la presión intensa, el proceso puede llevarse a cabo a pequeña escala. Esto hace que el nuevo proceso sea adecuado para su uso con fuentes de energía renovables intermitentes y para la producción de amoníaco distribuido.
"Los plasmas han sido considerados por muchos como una forma de producir amoníaco que no depende de los combustibles fósiles y tenía el potencial para ser aplicado de una manera menos centralizada", dijo William Schneider, Profesor de Ingeniería de H. Clifford y Evelyn A. Brosey, miembro afiliado de ND Energy y coautor del estudio. "El verdadero desafío ha sido encontrar la combinación correcta de plasma y catalizador. Al combinar modelos moleculares con resultados en el laboratorio, pudimos enfocarnos en combinaciones que nunca se habían considerado antes".
El equipo de investigación dirigido por Schneider; David Go, profesor asociado de ingeniería de Rooney Family en ingeniería aeroespacial y mecánica; y Jason Hicks, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular, descubrieron que debido a que las moléculas de nitrógeno son activadas por el plasma, los requisitos de los catalizadores metálicos son menos estrictos, lo que permite utilizar materiales menos costosos durante todo el proceso. Este enfoque supera los límites fundamentales del proceso de Haber-Bosch impulsado por calor, permitiendo que la reacción se lleve a cabo a tasas de Haber-Bosch en condiciones mucho más suaves.
"El objetivo de nuestro trabajo fue desarrollar un enfoque alternativo para la fabricación de amoníaco, pero las ideas que surgieron de esta colaboración entre nuestros grupos de investigación pueden aplicarse a otros procesos químicos difíciles, como la conversión del dióxido de carbono en un producto menos dañino y más útil. A medida que continuemos estudiando la síntesis de plasma-amoníaco, también consideraremos cómo el plasma y los catalizadores podrían beneficiar otras transformaciones químicas ", dijo Hicks.
Fuente: Universidad de Notre Dame.
