Amoníaco (NH ₃ ) se produce en masa para su uso en la agricultura, farmacéutico, y sectores de energía sostenible. Sin embargo, sus métodos de síntesis convencionales son perjudiciales para el medio ambiente, ¡Entonces necesitamos alternativas! Recientemente, Científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk, Corea, desarrolló un nuevo electrocatalizador rentable y duradero que imita una enzima natural para producir NH ₃ del nitrógeno en el aire. Sus hallazgos nos acercan un paso más a formas más seguras y limpias de producir NH de forma electroquímica. ₃ .

Amoníaco (NH ₃ ) se encuentra entre los productos químicos más importantes producidos por los seres humanos y tiene un futuro prometedor en aplicaciones de energía sostenible, además de utilizarse en la producción de fertilizantes. Desafortunadamente, hasta aquí, la única forma realista que existe de producir amoníaco a escala industrial es a través del proceso Haber-Bosch. Esta tecnica, descubierto en el siglo XIX, consume mucha energía y no daña el medio ambiente; alrededor del 2% del CO2 global anual ₂ las emisiones provienen de los procesos de Haber-Bosch.

"Teniendo en cuenta las amenazas que plantea el calentamiento global, ya es hora de que cambiemos a una ruta de síntesis de amoníaco con cero CO ₂ emisiones, "dice el profesor Sangaraju Shanmugam del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST), Corea. Shanmugam y sus colegas de DGIST han estado trabajando para encontrar nuevas formas de producir amoníaco a través de reacciones electroquímicas a temperatura ambiente utilizando nitrógeno (N ₂ ) presente de forma natural en el aire, un proceso técnicamente conocido como fijación electrocatalítica de N atmosférico ₂ .

Aunque varios grupos de investigación han desarrollado con éxito catalizadores para celdas electroquímicas con altas tasas de producción de amoníaco, muchos sufren de baja eficiencia y selectividad hacia N ₂ . Otros requieren metales preciosos o procesos de síntesis complejos, lo que limita su aplicabilidad a escala industrial. En un estudio reciente publicado en Catálisis aplicada B:ambiental , Los científicos de la DGIST, dirigidos por el profesor Shanmugam, abordaron todos estos problemas con un catalizador novedoso para la síntesis electroquímica de amoníaco.

Su enfoque se basa en nitruro de molibdeno (Mo ₂ N) nanopartículas, que comparten propiedades eléctricas con la enzima nitrogenasa que algunas bacterias utilizan para producir amoniaco en la naturaleza. Las nanopartículas solas no hacen el corte; sin embargo, porque tienden a pegarse entre sí, esta aglomeración reduce la superficie total que está expuesta a N ₂ y por lo tanto dificulta el desempeño del catalizador. Para combatir este problema, los científicos produjeron láminas de nitruro de boro hexagonales bidimensionales (h-BN) y las adaptaron para contener defectos. Estos defectos, vacantes de boro y nitrógeno, proporcionaron sitios para el Mo ₂ N nanopartículas para anclarse sin aglomerarse mucho.

Con este catalizador, el equipo logró sintetizar amoniaco a un ritmo elevado con una eficiencia del 61,5% de forma estable y robusta. Más destacado, todo el proceso de fabricación del Ү-Mo de bajo costo ₂ El catalizador N / h-BN se puede hacer en un solo paso, lo que la convierte en una opción atractiva en cuanto a escalabilidad industrial. Es más, el estudio proporcionó información importante sobre cómo el tamaño de las nanopartículas afecta la selectividad del catalizador para la fijación de nitrógeno. El profesor Shanmugam observa:"Creemos que nuestro trabajo contribuirá en gran medida al desarrollo de catalizadores eficientes. El avance de tecnologías alternativas para la producción de sustancias químicas valiosas como el amoníaco a través de métodos electrocatalíticos allanará el camino hacia un medio ambiente más limpio y seguro".

Ojalá, Nuevos estudios nos permitirán finalmente abandonar los métodos de ayer en favor de las alternativas sostenibles del mañana.