En búsqueda de mejoras en la fabricación de fertilizantes

La fabricación de la mayor parte de fertilizantes nitrogenados que se producen mundialmente cada año requiere amoniaco (NH₃), sustancia que se obtiene en gran escala en plantas industriales que operan bajo el proceso Haber-Bosch. Esta tecnología no sólo requiere elevadas cantidades de energía a fin de generar altas temperaturas y presiones, necesarias para combinar nitrógeno e hidrógeno y formar amoníaco (NH₃), [1] sino que también genera CO₂ como subproducto, gas de efecto invernadero.

El amoniaco en sí mismo se podría emplear como fertilizante. Sin embargo, ponerlo al alcance de agricultores de áreas remotas y rurales, como en África subsahariana, es un reto debido a que la lejanía de las grandes instalaciones de fabricación, se traduce en principio en mayores precios. A esta problemática se contrapone una respuesta reciente y novedosa propuesta por un equipo de ingenieros químicos del MIT liderados por Prof. Karthish Manthiram.

Manthiram y sus colaboradores reportaron recientemente [2] un método de fabricación alternativo para obtener amoniaco a menor escala con el fin de descentralizar su manufactura y que esté más cerca de los usuarios finales.

La investigación reportada propone obtener amoniaco a temperaturas y presiones normales (bajas) usando un catalizador de litio y corriente eléctrica a fin de romper el triple enlace presente en el nitrógeno y formar así nitruro de litio, compuesto que ha de reaccionar posteriormente con hidrógeno a fin de producir amoniaco.

No obstante el logro anterior, permanece un siguiente desafío: mejorar la eficiencia energética de la reacción, que actualmente es 2%, la cual contrasta con la mayor eficiencia (50-80%) del proceso tradicional Haber-Bosch.

Referencias: 

[1] Anee Trafton. Technique could enable cheaper fertilizer production. MIT News. 4 de mayo de 2020. [Online]. Disponible: http://news.mit.edu/2020/cheaper-fertilizer-production-0504. [Accedido. 20 de mayo de 2020]

[2] Lazouski, Nikifar & Chung, Minju & Williams, Kindle & Gala, Michal & Manthiram, Karthish. (2020). Non-aqueous gas diffusion electrodes for rapid ammonia synthesis from nitrogen and water-splitting-derived hydrogen. Nature Catalysis, 3, 463–469 (2020).

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