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A amônia é um dos compostos mais produzidos no mundo e é amplamente utilizada em áreas como fertilizantes, síntese química e armazenamento de energia. A demanda global por amônia chega a 180 milhões de toneladas por ano. Devido à alta temperatura e pressão utilizadas no processo de produção e ao uso extensivo de hidrogênio como matéria-prima, a produção de amônia contribui com 1,4% das emissões globais de dióxido de carbono e consome 2% da energia global todos os anos. Ao mesmo tempo, o escoamento de nitratos dos processos agrícolas e industriais pode contaminar os recursos hídricos.

Como resolver o problema do alto consumo de energia e da produção não verde de amônia? A última edição da "Nature Catalysis" relata um novo método eletroquímico para a produção de amônia, que pode converter águas residuais contendo nitrato em amônia e água purificada. Pode-se dizer que mata dois coelhos com uma cajadada só.

A produção de amônia agora depende principalmente do processo Haber-Bosch. A solução de amônia produzida deve atingir uma concentração muito alta após ser misturada com um eletrólito de suporte (sal), que é então separado para obter o produto de amônia. A equipe do professor Wang Haotian, da Universidade Rice, nos Estados Unidos, projetou um dispositivo eletroquímico de três câmaras que pode converter águas residuais em amônia e água purificada. Essas águas residuais são alimentadas no dispositivo e fluem através de uma camada eletrolítica sólida e porosa, convertendo a solução de nitrato em água e gás amônia. Os contaminantes de nitrato são removidos da água enquanto o gás amônia é produzido, eliminando a necessidade de etapas adicionais de purificação.

O processo é eficiente e produz água purificada e amônia em concentrações de nitrato comuns em águas residuais industriais (2.000 partes por milhão, 2.000 ppm) sem a necessidade de eletrólitos de suporte adicionais.

A equipa de investigação também realizou uma avaliação técnico-económica (TEA) desta tecnologia, que mostrou que embora o custo actual da síntese electroquímica de amoníaco ainda seja superior ao do processo Haber-Bosch tradicional, quando os lucros potenciais do tratamento de águas residuais com nitrato são levada em consideração, esta tecnologia One apresenta vantagens competitivas óbvias. “Nossa tecnologia oferece novas possibilidades para a síntese verde de amônia e ajuda a alcançar um equilíbrio no ciclo global do nitrogênio”, enfatizou o professor Wang Haotian.

A equipe de pesquisa acredita que o atual dispositivo inovador de produção de amônia pode alcançar uma forma mais ecologicamente correta de produzir amônia e ajudar no tratamento de águas residuais. Eles também mencionaram que esses experimentos foram baseados em laboratório e que pesquisas futuras são necessárias para avaliar a aplicabilidade desses dispositivos em ambientes do mundo real.