Producir hidrógeno y fertilizante al mismo tiempo

Unos científicos han ideado un modo de convertir amoniaco en hidrógeno (muy útil en el marco de las energías limpias) y en nitrito (precursor de fertilizantes), mediante un nuevo catalizador.

El logro es obra de un equipo encabezado por Ieva A. Cechanaviciute, de la Universidad del Ruhr en la ciudad alemana de Bochum (RUB).

Hasta ahora, la producción de hidrógeno y la de fertilizantes eran procesos químicos separados. Con el nuevo enfoque, el equipo demuestra que ambas actividades pueden combinarse, por ahora solo a escala de laboratorio, pero previsiblemente a escala industrial en el futuro.

El hidrógeno puede obtenerse descomponiendo el agua (H2O) en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) mediante energía eléctrica. Para que este proceso sea sostenible, la energía debe proceder de fuentes renovables. “Esto solo puede hacerse en un país donde haya mucho espacio para la energía eólica y mucho sol para la energía fotovoltaica, por ejemplo en Namibia”, explica Wolfgang Schuhmann, de la Universidad del Ruhr en Bochum y miembro del equipo de investigación.

Para implantar una economía basada en el hidrógeno en países como Alemania, el hidrógeno debe importarse de países lejanos. El quid de la cuestión es que se necesita mucha energía para licuar el hidrógeno para su transporte, ya que solo se vuelve líquido a temperaturas extremadamente bajas, de 253 grados centígrados bajo cero, o a altas presiones.

El amoniaco es más fácil de transportar que el hidrógeno, ya que se vuelve líquido a 33 grados centígrados bajo cero.

También tiene una mayor densidad energética. Un camión cisterna lleno de amoniaco líquido transportaría 2,5 veces más energía que un camión cisterna lleno de hidrógeno líquido.

Por último, el amoniaco tendría que volver a convertirse en hidrógeno en el punto de uso. Esto suele hacerse mediante la reacción inversa de Haber-Bosch, en la que el amoniaco (NH3) se convierte en nitrógeno (N2) e hidrógeno (H2). Sin embargo, de los dos productos, solo el hidrógeno tiene utilidad comercial.

Ieva Cechanaviciute. (Foto: RUB, Marquard)

«Por eso tuvimos la idea de combinar la reacción inversa de Haber-Bosch con una segunda electrólisis del agua para obtener un producto que pudiera utilizarse fácilmente para la producción de fertilizantes, como nitrito o nitrato, en lugar de nitrógeno», explica Cechanaviciute. En esta reacción, el amoniaco (NH3) y el agua (H2O) se consumen para producir nitrito (NO2-) e hidrógeno (H2). A diferencia de la reacción inversa de Haber-Bosch, la producción de hidrógeno se duplica y, en lugar de nitrógeno no aprovechable, se produce principalmente nitrito, que puede transformarse en fertilizante.

Cechanaviciute y sus colegas exponen los detalles técnicos de su avance en la revista académica Angewandte Chemie International Edition, bajo el título “Gas Diffusion Electrodes for Electrocatalytic Oxidation of Gaseous Ammonia: Stepping Over the Nitrogen Energy Canyon”. (Fuente: NCYT de Amazings)