La gestión de residuos industriales es uno de los grandes desafíos ambientales del siglo XXI. En este contexto, la investigación llevada a cabo por un equipo de científicos de la Universidad de Washington en St. Louis se presenta como una solución innovadora y prometedora. Este grupo ha desarrollado un método electroquímico para convertir el óxido nítrico (NO), un gas tóxico que contribuye a la lluvia ácida, en ácido nítrico (HNO3), un compuesto con múltiples aplicaciones industriales, desde la producción de fertilizantes hasta el procesamiento de metales.
Un avance hacia la economía circular
Feng Jiao, profesor distinguido en la Escuela de Ingeniería McKelvey de WashU, encabeza esta investigación que busca transformar los desechos industriales en productos valiosos. El nuevo proceso se lleva a cabo en condiciones casi ambientales y requiere de una infraestructura mínima, lo que lo convierte en una solución económicamente viable tanto desde el punto de vista industrial como medioambiental. Los resultados de esta investigación han sido publicados en la revista Nature Catalysis.
Según Jiao, la motivación principal detrás de esta investigación es abordar las emisiones de NO generadas en sitios mineros, donde se utiliza grandes cantidades de ácido nítrico para disolver minerales metálicos, lo que genera emisiones significativas. La tecnología desarrollada permite la conversión del NO en ácido nítrico en el mismo lugar de producción, favoreciendo un proceso más sostenible y circular.
El sistema electroquímico diseñado por el equipo de Jiao utiliza un catalizador basado en carbono de bajo coste para la oxidación del NO. Al combinarlo con un catalizador de reducción de oxígeno de un solo metal, desarrollado por el profesor Gang Wu, se logra una conversión eficiente del NO en HNO3 sin la necesidad de aditivos químicos o pasos de purificación adicionales. Este enfoque «plug and play» se puede instalar fácilmente en el sitio, sin requerir inversiones masivas en infraestructura o materias primas costosas.
La eficiencia del sistema es notable, alcanzando más del 90% de eficiencia faradaica al utilizar NO puro. Incluso a concentraciones más bajas, el sistema mantiene más del 70% de eficiencia, lo que lo hace adaptable a diversas corrientes de residuos industriales. Este método permite la síntesis directa de ácido nítrico concentrado (hasta un 32% en peso) a partir de NO y agua, estableciendo así un camino electroquímico para valorizar los gases de desecho de NO y avanzar en la mitigación de la contaminación y la fabricación química sostenible.
Más allá de su aplicación en la minería, Jiao destaca que este enfoque tiene un potencial comercial significativo y puede extenderse a otras industrias. Un análisis técnico-económico detallado ha demostrado que su proceso consume menos energía y reduce costos en comparación con los métodos tradicionales de fabricación de HNO3.
Transformar contaminantes industriales en productos químicos valiosos no solo es una estrategia ambientalmente responsable, sino también una buena práctica empresarial. El ácido nítrico producido por este sistema puede ser utilizado directamente en aplicaciones mineras u otros procesos químicos, lo que refuerza la idea de que la sostenibilidad puede ser compatible con la rentabilidad.
Con una eficiencia y pureza impresionantes en su producción, el equipo de Jiao planea seguir mejorando estos índices y escalando la tecnología para aplicaciones prácticas. A medida que se avanza hacia una economía circular del nitrógeno, se abren nuevas oportunidades para una agricultura, fabricación y gestión de residuos más eficientes y sostenibles.
