El Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea (KIMM), una institución bajo la jurisdicción del Ministerio de Ciencia y TIC, ha desarrollado un proceso innovador que utiliza energía renovable para producir amoniaco a temperatura ambiente y presión normal. Se espera que esta tecnología contribuya drásticamente a lograr la neutralidad de carbono en el futuro, mediante el desarrollo de un proceso de producción de amoniaco que produce cero emisiones de carbono.

Dirigido por el investigador principal Dr. Dae Hoon Lee, el equipo de investigación de KIMM en el Departamento de Ingeniería de Plasma logró desarrollar un innovador proceso de carbono cero para la producción de amoniaco. El 5 de agosto publicaron los resultados de su investigación en Letras de energía ACS .

El proceso orgánico de síntesis de amoníaco (el método de Haber-Bosch), desarrollado por Fritz Haber y Karl Bosch en 1913, produce amoniaco para su uso como fertilizante, y se considera un descubrimiento que aumentó considerablemente la productividad agrícola y sirvió de base para la innovación agrícola. Recientemente, El amoníaco ha recibido atención como combustible ecológico con cero emisiones de carbono. Esto se debe a que el amoníaco que es un compuesto de nitrógeno e hidrógeno, no emite dióxido de carbono incluso cuando se quema.

Sin embargo, para sintetizar amoniaco mediante el método Haber-Bosch, deben cumplirse las condiciones de alta presión y alta temperatura, con una presión de al menos 200 atm y una temperatura de al menos 400 grados Celsius. También, Dado que los combustibles fósiles como el gas natural se utilizan para producir hidrógeno, se consume una gran cantidad de energía, lo que conduce a altos niveles de emisiones de dióxido de carbono.

Según un informe de 2020 de la Royal Society, el método Haber-Bosch consume alrededor del 1.8% de la energía mundial para producir amoníaco, y los niveles de dióxido de carbono emitidos en este proceso representan el 1,8% de las emisiones totales de dióxido de carbono del mundo.

El proceso para producir amoníaco desarrollado por el equipo de investigación de KIMM implica combinar agua con plasma de nitrógeno, produciendo así óxidos de hidrógeno y nitrógeno. Estos óxidos resultantes se reducen a amoniaco con catalizadores. Más del 99% de los óxidos de nitrógeno producidos por esta reacción del plasma se convierten en monóxido de nitrógeno, que se puede reducir fácilmente a amoníaco. El monóxido de nitro luego reacciona con el hidrógeno coproducido para producir amoníaco con más del 95% de alta selectividad. y el calor generado durante el proceso de descomposición del plasma se utiliza para el proceso de síntesis catalítica.

Dado que este proceso no utiliza combustibles fósiles y es una tecnología que puede producir 'amoníaco verde' con cero emisiones de dióxido de carbono, puede lograr un rendimiento de 300 a 400 veces mayor que el de las tecnologías de producción de amoníaco electroquímico existentes, que se consideran las principales alternativas al método Haber-Bosch.

Además, este proceso se puede expandir a gran escala con relativa facilidad a través de un sistema modular debido al hecho de que la reacción ocurre con el agua y el nitrógeno a temperatura ambiente / condiciones de presión, a diferencia de las condiciones de alta temperatura / presión que deben cumplirse para los métodos existentes de producción de amoníaco. Es más, una solución acuosa de nitrato, un subproducto generado como resultado del proceso de producción de amoníaco, se puede utilizar como solución de nutrientes agrícolas y agente oxidante.

En el futuro, El equipo de investigación de KIMM espera mejorar el costo y la eficiencia de la producción de amoníaco mediante el desarrollo de tecnología de comercialización y ampliación. El equipo también tiene como objetivo colaborar con empresas de ingeniería nacionales y extranjeras para ampliar sus esfuerzos a las plantas de amoníaco, particularmente plantas pequeñas y medianas que pueden operar en condiciones de presión normal y temperatura ambiente.

El investigador principal, el Dr. Dae Hoon Lee, enfatizó que él y su equipo han desarrollado un proceso de producción de amoníaco ecológico que se puede aplicar a las instalaciones reales y, En teoria, no emite carbono. También afirmó que él y su equipo harán todo lo posible para realizar investigación y desarrollo de seguimiento para ayudar a reducir drásticamente las emisiones globales de carbono.