Un equipo de investigación de la Universidad de Wisconsin-Madison en Estados Unidos ha descubierto una nueva forma de convertir el amoníaco en gas nitrógeno a través de una técnica que utiliza un catalizador metálico y libera energía, en lugar de requerirla, según informa Europa Prees. Con este descubrimiento, el equipo de UW-Madison propone una economía de energía de nitrógeno basada en interconversiones de nitrógeno y amoniaco, ya que consideran que los científicos deben buscar formas ambientalmente responsables de crear energía a partir de elementos distintos del carbono. Este, aseguran los investigadores, podría ser un paso hacia la sustitución de los combustibles a base de carbono y avanzar hacia el objetivo de las Naciones Unidas de que el mundo se convierta en carbono neutral para 2050.
Christian Wallen, ex investigador postdoctoral en el laboratorio del químico John Berry de UW-Madison: "el mundo funciona actualmente con una economía de combustible de carbono. No es una gran economía porque quemamos hidrocarburos, que liberan dióxido de carbono a la atmósfera. No tenemos una forma de cerrar el ciclo de un verdadero ciclo del carbono, donde podríamos transformar el dióxido de carbono de nuevo en un combustible útil".
Los científicos se entusiasmaron al descubrir que la adición de amoníaco a un catalizador metálico que contenía el elemento rutenio, similar al platino, producía nitrógeno de forma espontánea, lo que significa que no se requería energía adicional. En cambio, informan que este proceso se puede aprovechar para producir electricidad, con protones y gas nitrógeno como subproductos. Además, el complejo metálico puede reciclarse mediante la exposición al oxígeno y usarse repetidamente, todo un proceso mucho más limpio que el uso de combustibles a base de carbono.
Berry, profesor de química Lester McNall y centra sus esfuerzos de investigación en la química de los metales de transición: "descubrimos que, no solo estamos produciendo nitrógeno, lo estamos produciendo en condiciones que no tienen precedentes. Poder completar la reacción de amoníaco a nitrógeno en condiciones ambientales y obtener energía es un gran problema"
El amoníaco se ha quemado como fuente de combustible durante muchos años. Durante la Segunda Guerra Mundial, se usó en automóviles, y los científicos hoy en día están considerando formas de quemarlo en motores como reemplazo de la gasolina, particularmente en la industria marítima. Sin embargo, al quemar amoniaco se liberan gases tóxicos de óxido de nitrógeno. Pero -informa Europa Press- esta nueva reacción evita esos subproductos tóxicos. Si la reacción estuviera alojada en una pila de combustible donde el amoníaco y el rutenio reaccionan en la superficie de un electrodo, podría producir electricidad limpiamente sin la necesidad de un convertidor catalítico.
Christian Wallen, ex investigador postdoctoral en el laboratorio del químico John Berry de UW-Madison: "para una pila de combustible, queremos una salida eléctrica, no una entrada. Descubrimos compuestos químicos que catalizan la conversión de amoníaco en nitrógeno a temperatura ambiente, sin voltaje aplicado ni químicos agregados. Este es el primer proceso, hasta donde sabemos, para hacer eso.
Michael Trenerry, estudiante de posgrado y autor del artículo donde se presenta el estudio: "tenemos una infraestructura establecida para la distribución de amoníaco, que ya se produce en masa a partir de nitrógeno e hidrógeno en el proceso Haber-Bosch. Esta tecnología podría permitir una economía de combustible libre de carbono, pero es la mitad del rompecabezas. Uno de los inconvenientes de la síntesis de amoníaco es que el hidrógeno que usamos para producir amoníaco proviene del gas natural y los combustibles fósiles".
Sin embargo, añanden también que esta tendencia está cambiando a medida que los productores de amoníaco intentan producir amoníaco "verde", en el que los átomos de hidrógeno se suministran mediante electrólisis de agua neutra en carbono en lugar del proceso de Haber-Bosch, que consume mucha energía. A medida que se superen los desafíos de la síntesis de amoníaco, según Berry, habrá muchos beneficios al usar el amoníaco como una fuente de energía o combustible común. Es comprimible, como el propano, fácil de transportar y fácil de almacenar. Aunque ya existen algunas pilas de combustible de amoníaco, a diferencia de este nuevo proceso, requieren energía adicional, por ejemplo, dividiendo primero el amoníaco en nitrógeno e hidrógeno.
Los próximos pasos del grupo incluyen descubrir cómo diseñar una pila de combustible que aproveche el nuevo descubrimiento y considerar formas respetuosas con el medio ambiente para crear los materiales de partida necesarios. "Uno de los próximos desafíos en los que me gustaría pensar es cómo generar amoníaco a partir del agua, en lugar de gas hidrógeno. El sueño es poner agua, aire y luz solar para crear un combustible", concluye Michael Trenerry.
