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El primer descubrimiento mundial podría impulsar la nueva economía de amoníaco verde

amoníaco
Crédito: CC0 Public Domain

Por primera vez en el mundo, los científicos de la Universidad de Monash han desarrollado un proceso nuevo y respetuoso con el medio ambiente que podría impulsar la producción futura de amoníaco verde.


por la Universidad de Monash


El amoníaco (NH 3 ) es un producto de importancia mundial para la producción de fertilizantes que ayuda a mantener la producción de alimentos. Actualmente se produce a través de una reacción catalizada por metales entre gas nitrógeno e hidrógeno a partir de gas natural, utilizando una tecnología establecida conocida como proceso Haber-Bosch.

La producción de cada tonelada métrica de amoníaco contribuye a la emisión de aproximadamente 1.9 toneladas métricas de dióxido de carbono y representa aproximadamente el 1.8 por ciento de las emisiones globales de carbono .

Un equipo de científicos de la Universidad de Monash, dirigido por el profesor Doug MacFarlane, el Dr. Bryan Suryanto y el Dr. Alexandr Simonov, ha descubierto un proceso basado en sales de fosfonio que representa un gran avance en la superación de este problema intensivo en carbono.

La investigación, publicada en la prestigiosa revista Science , desbloquea el potencial para producir amoníaco y fertilizantes a partir de energía renovable en reactores, tan pequeños como un refrigerador, que podrían implementarse a nivel de granja individual o comunidad.

Los métodos directos de síntesis de amoníaco sin carbono que se están explorando actualmente incluyen la reacción electroquímica de reducción de nitrógeno, que puede producir amoníaco a temperatura ambiente y presiones de nada más que aire, agua y energía renovable .

Pero los intentos previos para hacer que este trabajo funcionara solo habían podido demostrar cantidades muy pequeñas de amoníaco, en parte debido a la necesidad de fuentes de protones «sacrificables», dijo el Dr. Suryanto de la Escuela de Química Monash.

«En nuestro estudio, hemos descubierto que una sal de fosfonio se puede utilizar como ‘lanzadera de protones’ para resolver esta limitación», dijo el Dr. Suryanto.

«En 2019, la producción mundial total de amoníaco alcanzó los 150 millones de toneladas métricas por año, lo que la convierte en el segundo producto químico más producido en el mundo. Con el aumento de la población mundial, la demanda de amoníaco alcanzará los 350 millones de toneladas métricas por año para 2050 Se espera un crecimiento adicional en la demanda de amoníaco debido al creciente interés en su uso como portador de energía o combustible.

“El proceso de Haber-Bosch que se utiliza actualmente para producir amoníaco es extremadamente intensivo en carbono. Además, también requiere altas temperaturas y presiones y solo se puede lograr de manera factible en grandes reactores en grandes plantas industriales.

«Nuestro estudio nos ha permitido producir amoníaco a temperatura ambiente a tasas prácticas y eficientes».

El profesor MacFarlane, un químico de renombre internacional, cree que el uso de tecnologías de producción neutrales en carbono también podría hacer que el amoníaco se use como combustible y reemplace los combustibles fósiles para 2050.

El amoníaco ya se considera ampliamente como el combustible ideal sin carbono para el transporte marítimo internacional en el futuro, un mercado que se prevé tendrá un valor de más de 150.000 millones de dólares para 2025.

«La tecnología que hemos desarrollado también abre una amplia gama de posibilidades para la escala futura hasta instalaciones de producción muy grandes para la exportación, conectadas a parques solares y eólicos dedicados», dijo el profesor MacFarlane.

“Estos podrían ubicarse en lugares ideales para la generación de energías renovables, como las áreas del norte de Australia Occidental.

«Nuestros descubrimientos han sido licenciados a una nueva spin-out de Monash llamada Jupiter Ionics P / L que ampliará el proceso para demostrar su funcionamiento en aplicaciones comerciales».

El decano de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Monash, el profesor Jordan Nash, dijo que el estudio representa una importante contribución al desarrollo de un combustible sostenible para el futuro.

«Felicito el trabajo sobresaliente de nuestros investigadores de clase mundial cuyos descubrimientos ayudarán a Australia a posicionarse como líder en la economía del amoníaco», dijo.