Uma equipe de pesquisa da UCF com colaboradores da Virginia Tech desenvolveu uma nova abordagem "verde" para fazer amônia que pode ajudar a tornar mais sustentável a alimentação da crescente população mundial.

"Esta nova abordagem pode facilitar a produção de amônia usando energia renovável, como eletricidade gerada por energia solar ou eólica, "disse o professor assistente de física Xiaofeng Feng." Basicamente, esta nova abordagem pode ajudar a promover um desenvolvimento sustentável de nossa sociedade humana. "

Amônia, um composto de nitrogênio e hidrogênio, é essencial para toda a vida no planeta e é um ingrediente vital na maioria dos fertilizantes usados ​​para a produção de alimentos. Desde a Primeira Guerra Mundial, a amônia no fertilizante foi produzida principalmente usando o método Haber-Bosch, que consome muita energia e combustíveis fósseis. Houve obstáculos substanciais para melhorar o processo, até agora.

A nova abordagem da equipe de pesquisa está documentada no Nature Communications jornal publicado online hoje.

O maior obstáculo para a síntese de amônia é a barreira de alta energia para ativar as moléculas de nitrogênio. Para que o processo químico atinja uma alta taxa de reação, as moléculas de nitrogênio e hidrogênio devem ser aquecidas a uma temperatura de 662-1, 022 oF sob uma pressão de 2, 200? 5, 100 libras por polegada quadrada com a presença de catalisadores à base de ferro. Tradução:A reação química só acontece em condições de temperatura e pressão muito altas.

Existem muitos esforços para buscar a síntese de amônia em condições mais suaves, e uma delas é usar energia elétrica. Em um método eletroquímico em temperatura ambiente, elétrons ativos são usados ​​para conduzir a reação com a água como fonte de hidrogênio, mas os elétrons que passam por um eletrodo não podem ser usados ​​com eficiência e a taxa de reação é muito baixa.

"Nossa pesquisa descobriu um novo mecanismo pelo qual os elétrons podem ser usados ​​com mais eficiência por meio do catalisador de hidreto de paládio. Esta nova abordagem pode não apenas fornecer uma nova rota para a síntese de amônia com energia elétrica mínima, mas também inspirar pesquisadores pares a usar o princípio para lidar com outras reações desafiadoras para a conversão de energia renovável, como transformar dióxido de carbono em combustíveis, "Feng disse.

Coautor Hongliang Xin, um professor assistente na Virginia Tech, disse que há muito mais a descobrir nesta nova área de pesquisa.

"Esta é uma pesquisa muito interessante para a conversão de nitrogênio em amônia em temperatura ambiente. Simulações químicas quânticas sugeriram uma via de reação única para o catalisador de paládio com uma barreira de energia mais baixa, "Xin disse." No entanto, o mecanismo detalhado, particularmente sua competição com a evolução do hidrogênio que rouba elétrons e o efeito da tensão operacional, ainda é amplamente desconhecido. "