Pero al mejorar una conocida reacción electroquímica y orquestar una "sinfonía" de átomos de litio, nitrógeno e hidrógeno, ingenieros de la Universidad de Illinois en Chicago, dirigidos por Meenesh Singh, han desarrollado un nuevo proceso de producción de amoníaco que cumple varios objetivos ecológicos. P>

El proceso, llamado síntesis de amoníaco mediada por litio, combina gas nitrógeno y un fluido donador de hidrógeno, como el etanol, con un electrodo de litio cargado. En lugar de descomponer las moléculas de gas nitrógeno con alta temperatura y presión, los átomos de nitrógeno se adhieren al litio y luego se combinan con el hidrógeno para formar la molécula de amoníaco.

La reacción funciona a bajas temperaturas, y además es regenerativa, restaurando los materiales originales con cada ciclo de producción de amoniaco.

"Se producen dos ciclos. Uno es la regeneración de la fuente de hidrógeno y el segundo es la regeneración del litio", dijo Singh, profesor asociado de ingeniería química en la UIC. "Hay una sinfonía en esta reacción, debido al proceso cíclico. Lo que hicimos fue entender mejor esta sinfonía e intentar modularla de una manera muy eficiente, para que podamos crear una resonancia y hacer que se mueva más rápido. "

El proceso, descrito en un artículo publicado y presentado en la portada de ACS Applied Materials &Interfaces , es la última innovación del laboratorio de Singh en la búsqueda de un amoníaco más limpio. Anteriormente, su grupo había desarrollado métodos para sintetizar la sustancia química utilizando luz solar y aguas residuales y creó una pantalla de malla de cobre electrificada que reduce la cantidad de energía necesaria para producir amoníaco.

Su último avance se basa en una reacción que no es nueva. Los científicos lo saben desde hace casi un siglo.

"El enfoque basado en el litio se puede encontrar en cualquier libro de texto de química orgánica. Es muy conocido", dijo Singh. "Pero hacer que este ciclo funcione de manera eficiente y lo suficientemente selectiva como para cumplir objetivos económicamente viables fue nuestra contribución".

Esos objetivos incluyen una alta eficiencia energética y un bajo costo. Si se ampliara, el proceso produciría amoníaco a aproximadamente 450 dólares por tonelada, lo que es un 60% más barato que los enfoques anteriores basados ​​en litio y otros métodos ecológicos propuestos, según Singh.

Pero la selectividad también es importante, ya que muchos intentos de hacer que la producción de amoníaco sea más limpia han terminado creando grandes cantidades de gas hidrógeno no deseado.

Los resultados del grupo Singh se encuentran entre los primeros en alcanzar niveles de selectividad y uso de energía que podrían cumplir con los estándares del Departamento de Energía para la producción de amoníaco a escala industrial. Singh también dijo que el proceso, que se puede realizar en un reactor modular, se puede hacer aún más ecológico alimentándolo con electricidad de paneles solares u otras fuentes renovables y alimentando la reacción con aire y agua.

El proceso también podría ayudar a alcanzar otro objetivo energético:el uso de hidrógeno como combustible. Alcanzar ese objetivo se ha visto obstaculizado por las dificultades de transportar el líquido altamente combustible.

"Lo que se desea es que el hidrógeno se genere, transporte y entregue a estaciones de bombeo, donde se puede alimentar a los automóviles. Pero es muy peligroso", dijo Singh. "El amoníaco podría funcionar como portador de hidrógeno. Es muy barato y seguro de transportar, y en el destino se puede convertir el amoníaco nuevamente en hidrógeno".

Actualmente, los científicos se están asociando con General Ammonia Co. para poner a prueba y ampliar su proceso de síntesis de amoníaco mediado por litio en una planta en el área de Chicago. La Oficina de Gestión Tecnológica de la UIC ha presentado una patente para el proceso.