O nitrogênio está abundantemente disponível na natureza e forma a base de muitos produtos valiosos, natural e artificial. Isso requer uma reação conhecida como "fixação de nitrogênio", em que o nitrogênio molecular é dividido em dois átomos de nitrogênio que podem então ser conectados a outros elementos como carbono ou hidrogênio. Mas realizar a fixação de nitrogênio para fazer amônia em escala industrial requer condições adversas com temperatura e pressão muito altas. Os cientistas da EPFL desenvolveram agora um composto à base de urânio que permite que a fixação de nitrogênio ocorra em condições ambientais. O trabalho, publicado em Natureza , forma uma base para o desenvolvimento de catalisadores mais eficientes, enquanto destaca novos conceitos que podem ser expandidos para metais além do urânio.

Apesar de ser amplamente utilizado, a amônia não é tão fácil de fazer. O principal método de produção de amônia em nível industrial hoje é o processo Haber-Bosch, que usa um catalisador à base de ferro e temperaturas em torno de 450 ^o C e pressão de 300 bar - quase 300 vezes a pressão ao nível do mar.

A razão é que o nitrogênio molecular - como encontrado no ar - não reage muito facilmente com outros elementos. Isso torna a fixação de nitrogênio um desafio considerável. Enquanto isso, numerosos microorganismos se adaptaram para realizar a fixação de nitrogênio em condições normais e dentro dos limites frágeis de uma célula. Eles fazem isso usando enzimas cuja bioquímica inspirou os químicos para aplicações na indústria.

O laboratório de Marinella Mazzanti na EPFL sintetizou um complexo contendo dois íons de urânio (III) e três centros de potássio, mantidos juntos por um grupo nitreto e uma estrutura flexível de metaloligante. Este sistema pode ligar nitrogênio e dividi-lo em dois no ambiente, condições amenas adicionando hidrogênio e / ou prótons ou monóxido de carbono ao complexo de nitrogênio resultante. Como resultado, o nitrogênio molecular é clivado, e se liga naturalmente com hidrogênio e carbono.

O estudo prova que um complexo molecular de urânio pode transformar nitrogênio molecular em compostos de valor agregado sem a necessidade das condições adversas do processo Haber-Bosch. Ele também abre a porta para a síntese de compostos de nitrogênio além da amônia, e forma a base para o desenvolvimento de processos catalíticos para a produção de moléculas orgânicas contendo nitrogênio a partir do nitrogênio molecular.