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El amoníaco es uno de los compuestos más producidos en el mundo y se utiliza ampliamente en campos como fertilizantes, síntesis química y almacenamiento de energía. La demanda mundial de amoníaco alcanza los 180 millones de toneladas por año. Debido a la alta temperatura y presión utilizadas en el proceso de producción y al uso extensivo de hidrógeno como materia prima, la producción de amoníaco contribuye con el 1,4% de las emisiones globales de dióxido de carbono y consume el 2% de la energía global cada año. Al mismo tiempo, la escorrentía de nitratos de los procesos agrícolas e industriales puede contaminar los recursos hídricos.

¿Cómo solucionar el problema del alto consumo de energía y la producción no ecológica de amoníaco? El último número de "Nature Catalysis" informa sobre un nuevo método electroquímico para la producción de amoníaco, que puede convertir aguas residuales que contienen nitratos en amoníaco y agua purificada. Se puede decir que mata dos pájaros de un tiro.

La producción de amoníaco ahora se basa principalmente en el proceso Haber-Bosch. La solución de amoníaco producida debe alcanzar una concentración muy alta después de mezclarse con un electrolito de soporte (sal), que luego se separa para obtener el producto de amoníaco. El equipo del profesor Wang Haotian de la Universidad Rice en Estados Unidos diseñó un dispositivo electroquímico de tres cámaras que puede convertir las aguas residuales en amoníaco y agua purificada. Estas aguas residuales se introducen en el dispositivo y fluyen a través de una capa porosa de electrolito sólido, convirtiendo la solución de nitrato en agua y gas amoníaco. Los contaminantes de nitrato se eliminan del agua mientras se produce gas amoníaco, lo que elimina la necesidad de realizar más pasos de purificación.

El proceso es eficiente y produce agua purificada y amoníaco en concentraciones de nitrato comunes en las aguas residuales industriales (2000 partes por millón, 2000 ppm) sin la necesidad de electrolitos de soporte adicionales.

El equipo de investigación también llevó a cabo una evaluación tecnoeconómica (TEA) de esta tecnología, que demostró que, aunque el costo actual de la síntesis electroquímica de amoníaco sigue siendo mayor que el del proceso tradicional Haber-Bosch, cuando los beneficios potenciales del tratamiento de aguas residuales con nitrato son Si se tiene en cuenta, esta tecnología One muestra evidentes ventajas competitivas. "Nuestra tecnología ofrece nuevas posibilidades para la síntesis ecológica de amoníaco y ayuda a lograr un equilibrio en el ciclo global del nitrógeno", destacó el profesor Wang Haotian.

El equipo de investigación cree que el innovador dispositivo de producción de amoníaco actual puede lograr una forma más respetuosa con el medio ambiente de producir amoníaco y ayudar al tratamiento de aguas residuales. También mencionaron que estos experimentos se basaron en un entorno de laboratorio y que se necesitan investigaciones futuras para evaluar la aplicabilidad de estos dispositivos en entornos del mundo real.