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    Necesidad de procedimientos rigurosos dentro de la producción electroquímica de amoníaco.

    Amoníaco producido electroquímicamente. Crédito:Jakob Kibsgaard

    Amoníaco (NH 3 ) es uno de los productos químicos más producidos, con una producción global de 170 megatones por año. Es el ingrediente clave en la producción de fertilizantes, y por lo tanto juega un papel fundamental en el sostenimiento de la población mundial. Sin embargo, más del 1 por ciento de la energía mundial es consumida por la producción de amoníaco, que implica la reacción de dinitrógeno (N 2 ) del aire y dihidrógeno (H 2 ), a través del proceso de Haber-Bosch.

    Aunque la industria ha experimentado algunos avances en términos de eficiencia, Los átomos de hidrógeno en el amoníaco se derivan del metano combustible fósil (CH 4 ), y dióxido de carbono (CO 2 ) se produce como subproducto. En otras palabras, el proceso de Haber Bosch es insostenible. Es más, requiere altas temperaturas y presiones, lo que significa que solo se puede producir en grandes reactores centralizados, lejos del punto de consumo. Como consecuencia, los desafíos logísticos y de seguridad del transporte de amoníaco, que es a la vez tóxico y corrosivo, evitar que muchos usuarios potenciales puedan utilizarlo, particularmente en los países en desarrollo.

    Durante muchos años, Por lo tanto, los científicos han estado trabajando arduamente para encontrar una alternativa, método electroquímico de síntesis de amoníaco, que podría funcionar con energía renovable y producirse de forma localizada, en el punto de uso. Hay grandes desafíos que deben resolverse, tanto científicos como técnicos, antes de que el proceso pueda volverse escalable y rentable.

    Los estudios experimentales, hasta ahora, no han podido igualar la eficiencia del proceso dominante de Haber-Bosch. Es más, muchos de estos estudios no descartan la contaminación debida al amoníaco u otros compuestos que contienen nitrógeno ya presentes en el aire, aliento humano, membranas conductoras de iones o incluso el propio catalizador.

    Un nuevo estudio en Naturaleza por un equipo internacional de científicos de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), La Universidad de Stanford y el Imperial College de Londres destacan este problema.

    "La síntesis de amoníaco a través de procesos electroquímicos está generando un enorme interés, no solo de investigadores académicos, sino también de la industria y el gobierno. Este interés se debe a la necesidad de hacer que la producción de amoníaco dependa menos de los combustibles fósiles. Sin embargo, muchos grupos académicos no logran demostrar que el amoníaco se deriva de hecho del N 2 molécula. Esto se debe en parte a las cantidades muy pequeñas de amoníaco que se producen, lo que hace que incluso las pequeñas contaminaciones produzcan un falso positivo. "dice el profesor asociado Jakob Kibsgaard en DTU.

    El protocolo propuesto por los científicos utiliza nitrógeno-15 (15N 2 ), un isótopo que les permite detectar y cuantificar la electrorreducción de N 2 al amoniaco. A través de este método, son capaces de separar los efectos de la contaminación falsa de los verdaderos N 2 reducción.

    "Si los procesos electroquímicos se vuelven más eficientes, el etiquetado de isótopos será un problema menor, ya que estaremos produciendo mayores cantidades de amoniaco. Aún así, tenemos estudios que están saliendo en este momento que no se adhieren ni siquiera a los protocolos más básicos para asegurar que los resultados sean válidos, "dice el profesor principal Ifan E. L. Stephens en el Imperial College de Londres.

    Usando su protocolo, los científicos han demostrado que un método informado en 1993 por otro equipo de científicos (del Instituto de Tecnología de Tokio), produce inequívocamente amoniaco derivado de N 2 . Si bien muchos estudios deben reevaluarse, el resultado actual es significativo, ya que muestra que la producción electroquímica de amoníaco es realmente factible.

    "Esperamos que este documento recuerde a la comunidad investigadora que debe utilizar los experimentos y protocolos de control adecuados para evaluar correctamente su investigación. Todos somos parte de un campo emergente que podría tener un impacto muy positivo en la producción de amoníaco y el CO global 2 emisiones. Como consecuencia, tenemos que estar seguros de que hacemos un buen uso de nuestro tiempo en el laboratorio, y esta investigación podría ayudarnos a hacerlo ", dice el profesor Ib Chorkendorff en DTU.


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