La producción del importante fertilizante amoníaco puede ser mucho más eficiente. Ahora se forma como un gas en una mezcla y se necesita mucha energía para separar la sustancia. Con un nuevo método, la sustancia se puede capturar directamente de la mezcla de reacción, según han demostrado investigadores estadounidenses. Ella publicado al respecto en una revista científica Naturaleza. Esta separación utiliza mucha menos energía y, por lo tanto, se produce menos CO.2 gratis. La producción de amoníaco causa hasta el 2 por ciento del CO global2emisiones
Amoníaco (NH3) está hecho de gas nitrógeno (N2) y gas hidrógeno (H2) para fusionarse bajo altas temperaturas. Un catalizador en forma de finas partículas de hierro acelera la reacción. La configuración de la reacción y el catalizador fueron desarrollados a principios del siglo XX por los químicos alemanes Fritz Haber y Carl Bosch; la reacción se llama proceso Haber-Bosch.
Su importancia es grande. A principios del siglo XX, surgieron grandes preocupaciones porque la producción mundial de alimentos era demasiado baja para alimentar a la creciente población mundial. Eso cambió con el proceso Haber-Bosch.
Entonces el proceso es indispensable, pero no muy sostenible.. La reacción en sí tiene lugar a temperaturas de 300 a 500 grados centígrados, lo que requiere mucha energía. Posteriormente, la separación es difícil: el amoníaco se recupera de la mezcla de reacción gaseosa enfriando el conjunto a -20°C, a una presión de hasta 300 veces la presión del aire atmosférico: el amoníaco se condensa y se puede recolectar.
Directamente desde el aire
Pero un llamado marco orgánico de metal (MOF) puede NH3capturar moléculas directamente del aire, muestran los investigadores. Un MOF consta de átomos de metal con carga positiva y moléculas de carbono con carga negativa, que se atraen entre sí para formar una red. La rejilla de los investigadores consiste en cobre y un compuesto orgánico simple (ciclohexanodicarboxilato). Cuando el amoníaco está presente, reemplaza la materia orgánica y se forma una nueva estructura. Lo especial de esto: cuando el amoníaco se libera nuevamente a una temperatura ligeramente más baja, se restaura la estructura original.
“Desde un punto de vista científico, el artículo es muy relevante”, dice Laura Torrente, profesora de ingeniería de reacción y biotecnología en Cambridge. Se ha intentado muchas veces capturar amoníaco en un MOF, pero «el amoníaco siempre descompone el material MOF», dice. Entonces, el amoníaco ya no se libera ni daña la estructura de la rejilla.
Pero también ve pocas oportunidades para la aplicación directa. Los investigadores solo demuestran su jaula de amoníaco a temperatura ambiente. “Eso es irrelevante desde el punto de vista del proceso”, dice: la industria produce amoníaco a alta temperatura, por lo que no se puede simplemente separar el gas a baja temperatura. Los investigadores coinciden en que la relevancia real solo estará en el futuro, si es posible llevar a cabo la reacción a temperaturas más bajas. Están sucediendo muchas cosas en esa área: los químicos están haciendo grandes avances, especialmente en el campo de investigación de la ‘electroquímica’.