Un nuevo enfoque para la producción sostenible de amoníaco a partir de nitratos

La producción de amoníaco es fundamental para la industria agrícola y, tradicionalmente, se ha llevado a cabo mediante el proceso Haber-Bosch, que consume grandes cantidades de energía y recursos. Sin embargo, un nuevo enfoque que utiliza la reducción electrocatalítica de nitratos (NO₃⁻RR) se presenta como una alternativa sostenible y de bajo carbono, aprovechando fuentes de energía renovable y residuos hídricos.

Recientemente, un equipo de investigadores liderado por los profesores Bao Xinhe y Gao Dunfeng del Instituto Dalian de Física Química de la Academia China de Ciencias, junto con el profesor Wang Guoxiong de la Universidad Fudan, ha publicado un estudio en ACS Catalysis donde se propone la adsorción de hidroxilo (*OH) como un descriptor de selectividad para la síntesis de amoníaco a través de NO₃⁻RR utilizando catalizadores a base de cobre (Cu).

Avances en la selectividad de la síntesis de amoníaco

A pesar del rendimiento prometedor de los catalizadores de cobre en la reacción de reducción de nitratos, su utilización enfrenta desafíos como un alto sobrepotencial, la formación competitiva de nitritos (NO₂^–) y una baja eficiencia energética general. Mediante un modelo de catalizador en forma de nanocubo de Cu, los investigadores han analizado cómo el potencial del electrodo y la concentración de NO₃^– afectan la distribución de los productos de la reacción.

Los hallazgos indican que potenciales más negativos y concentraciones más bajas de NO₃^– pueden mejorar la selectividad hacia el amoníaco en detrimento de la formación de nitritos, un efecto que está fuertemente correlacionado con una debilitación de la adsorción de *OH. Este descubrimiento sugiere que la adsorción de *OH puede ser un factor clave en la optimización de los sistemas electrolíticos para la producción de amoníaco.

Los investigadores destacan que, al utilizar la adsorción de *OH como un descriptor, es posible guiar el diseño tanto de catalizadores como de electrolitos, con el objetivo de reducir los sobrepotenciales en la reacción de NO₃⁻RR. «Nuestro trabajo subraya la importancia de la adsorción de *OH como un descriptor de selectividad para diseñar sistemas más eficientes hacia la electrosíntesis de amoníaco a partir de nitratos», declaró el profesor Gao.

De esta manera, la investigación no solo abre nuevas vías para la producción sostenible de amoníaco, sino que también contribuye a mitigar la contaminación del agua, al utilizar nitratos provenientes de aguas residuales como fuente de nitrógeno. Este avance podría marcar un hito en la búsqueda de procesos más ecológicos y eficientes en la industria química.