Una nueva forma de producir amoníaco, aprovechando el poder único del metal líquido, podría conducir a reducciones significativas en las emisiones de carbono causadas por la producción de este químico ampliamente utilizado.

El amoníaco se utiliza en fertilizantes para cultivar gran parte de nuestros alimentos, pero también desempeña un papel enenergía limpiacomo vehículo para transportar hidrógeno de forma segura.

La producción mundial deamoníacoSin embargo, tiene un alto costo ambiental: consume más del 2% de la energía global y produce hasta el 2% de las emisiones globales de carbono.

La Dra. Karma Zuraiqi, investigadora del RMIT y autora principal de un estudio sobre este tema, dijo que la alternativa más ecológica de su equipo utilizaba un 20% menos de calor y un 98% menos de presión que el proceso centenario de Haber-Bosch que se utiliza hoy en día para dividir el nitrógeno y el hidrógeno enamoníaco.

La obra aparece enCatálisis de la naturaleza.

"La producción de amoníaco en todo el mundo es actualmente responsable del doble de las emisiones de Australia. Si podemos mejorar este proceso y hacerlo menos intensivo en energía, podemos hacer una gran mella enemisiones de carbono", dijo Zuraiqi, de la Escuela de Ingeniería RMIT.

Los resultados del estudio muestran que el enfoque de baja energía es tan eficaz para producir amoníaco como el estándar de oro actual, ya que depende más de fuentes efectivas.metal liquidocatalizadores y menos en la fuerza de presión.

"El cobre y el galio que utilizamos también son mucho más baratos y más abundantes que el metal precioso rutenio utilizado como catalizador en los enfoques actuales", dijo Zuraiqi."Todas estas ventajas lo convierten en un nuevo y emocionante desarrollo que estamos deseosos de llevar más lejos y probar fuera del laboratorio".

Metal líquido al rescate

El equipo, que incluye al profesor Torben Daeneke del RMIT, está a la vanguardia en el aprovechamiento de las propiedades especiales de los catalizadores de metales líquidos para la producción de amoníaco, la captura de carbono y la producción de energía.

Un catalizador es una sustancia que producereacciones quimicasocurrir más rápido y más fácilmente sin ser consumido.

Este último estudio mostró su nueva técnica mediante la creación de pequeñas gotas de metal líquido que contienen cobre y galio, llamadas "nanoplanetas" por su corteza dura, núcleo externo líquido y estructura interna sólida, como catalizador para romper los ingredientes crudos del nitrógeno.e hidrógeno.

"Los metales líquidos nos permiten mover los elementos químicos de una manera más dinámica que lleva todo a la interfaz y permite reacciones más eficientes, ideales para la catálisis", dijo Daeneke."El cobre y el galio por separado habían sido descartados como catalizadores notoriamente malos para la producción de amoníaco, pero juntos hacen el trabajo extremadamente bien".

Las pruebas revelaron que el galio rompió el nitrógeno, mientras que la presencia de cobre ayudó a dividir el hidrógeno, combinándose para funcionar tan eficazmente como los enfoques actuales a una fracción del costo.

"Básicamente, encontramos una manera de aprovechar la sinergia entre los dos metales, elevando su actividad individual", dijo Daeneke.

RMIT ahora lidera la comercialización de la tecnología, que es copropiedad de RMIT y QUT.

Mejora para la industria

Si bien el amoníaco producido mediante el proceso tradicional Haber-Bosch solo es viable en instalaciones grandes, el enfoque alternativo del equipo podría adaptarse tanto a la producción descentralizada a gran escala como a la más pequeña, donde se producen pequeñas cantidades a bajo costo en granjas solares, lo que a su vez reduciría los costos de transporte.y emisiones.

Además de las aplicaciones obvias en la producción de amoníaco para fertilizantes, la tecnología podría ser un facilitador clave para la industria del hidrógeno y apoyar el abandono de los combustibles fósiles.

"Una buena manera de hacer que el hidrógeno sea más seguro y más fácil de transportar es convertirlo en amoníaco", explicó Daeneke."Pero si utilizamos amoníaco producido mediante las técnicas actuales como portador de hidrógeno, las emisiones de la industria del hidrógeno podrían aumentar significativamente las emisiones globales. Nuestra visión es combinar nuestra tecnología verde de producción de amoníaco conhidrógenotecnologías, permitiendo que la energía verde se envíe de forma segura a todo el mundo sin grandes pérdidas en el camino", afirmó.Los próximos desafíos son mejorar la tecnología, que hasta ahora ha sido probada en condiciones de laboratorio, y diseñar el sistema para que funcione a presiones aún más bajas, haciéndolo más práctico como herramienta descentralizada para una gama más amplia de industrias.

"En esta etapa, estamos realmente entusiasmados con los resultados y ansiosos por hablar con socios potenciales interesados ​​en ampliar esto para su industria", dijo.

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