Los investigadores de la Universidad de Notre Dame están desarrollando un enfoque de energía renovable para sintetizar amoníaco, un componente esencial de los fertilizantes que respaldan las necesidades mundiales de producción de alimentos. El proceso Haber-Bosch desarrollado a principios de 1900 para producir amoníaco se basa en productos no renovablescombustibles fósiles y tiene aplicaciones limitadas solo para grandes plantas químicas centralizadas.
El nuevo proceso, publicado en Catálisis de la naturaleza , utiliza un plasma, un gas ionizado, en combinación con catalizadores de metales no nobles para generar amoníaco en condiciones mucho más leves de lo que es posible con Haber-Bosch. La energía en el plasma excita las moléculas de nitrógeno, uno de los dos componentesque entran en la fabricación de amoníaco, lo que les permite reaccionar más fácilmente en los catalizadores. Debido a que la energía para la reacción proviene del plasma en lugar del calor elevado y la presión intensa, el proceso puede llevarse a cabo a pequeña escala. Esto hace que el nuevo proceso sea bueno- Adecuado para su uso con fuentes de energía renovables intermitentes y para la producción distribuida de amoníaco.
"Los plasmas han sido considerados por muchos como una forma de producir amoníaco que no depende de los combustibles fósiles y tiene el potencial de aplicarse de una manera menos centralizada", dijeron William Schneider, H. Clifford y Evelyn A. Brosey, profesor deEngineering, miembro afiliado de ND Energy y coautor del estudio. "El verdadero desafío ha sido encontrar la combinación correcta de plasma y catalizador. Al combinar modelos moleculares con resultados en el laboratorio, pudimos enfocarnos en combinaciones quenunca había sido considerado antes "
El equipo de investigación dirigido por Schneider; David Go, profesor asociado de ingeniería de la familia Rooney en ingeniería aeroespacial y mecánica; y Jason Hicks, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular, descubrieron que debido a que las moléculas de nitrógeno son activadas por el plasma, los requisitosLos catalizadores metálicos son menos estrictos, lo que permite utilizar materiales menos costosos durante todo el proceso. Este enfoque supera los límites fundamentales del proceso de Haber-Bosch impulsado por calor, lo que permite que la reacción se lleve a cabo a velocidades de Haber-Bosch en condiciones mucho más suaves..
"El objetivo de nuestro trabajo era desarrollar un enfoque alternativo para producir amoníaco, pero los conocimientos que han surgido de esta colaboración entre nuestros grupos de investigación se pueden aplicar a otros procesos químicos difíciles, como la conversión de dióxido de carbono en un sistema menos dañino yproducto más útil. A medida que continuamos estudiando la síntesis de plasma y amoníaco, también consideraremos de qué otra manera el plasma y los catalizadores podrían beneficiar otras transformaciones químicas ", dijo Hicks.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Notre Dame . Original escrito por Brandi Klingerman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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