Manuseio, armazenamento, e o transporte de amônia requer equipamentos caros e precauções especiais devido à sua corrosividade e toxicidade inerentes. Cientistas em Manchester, REINO UNIDO, descobriram que uma estrutura metal-orgânica, MFM-300 (Al), um sólido poroso, não apenas filtra eficazmente o gás dióxido de nitrogênio prejudicial, mas também tem excelentes recursos para armazenamento de amônia. Conforme detalhado no jornal Angewandte Chemie , A captação reversível e a liberação de amônia ocorrem por meio de um modo de sorção exclusivo.

A amônia é uma fonte essencial de nitrogênio para as plantas e é um produto químico básico. Este produto químico indispensável, que é fabricado em grande escala a partir de nitrogênio e hidrogênio atmosféricos, tem sido chamado de "pão do ar". Mas como esse recurso deve ser armazenado e tratado? A forma gasosa ou liquefeita é corrosiva e tóxica. Armazenar e enviar sob pressão ou em baixas temperaturas é caro e consome energia. Adsorção em sólidos porosos, como zeólitas ou estruturas metal-orgânicas - uma estratégia que está sendo amplamente testada no armazenamento de hidrogênio - pode ser uma opção interessante.

A robusta estrutura metal-orgânica MFM-300 (Al) demonstrou ser um filtro potente para o dióxido de nitrogênio, que é um poluente prejudicial no ar. Martin Schröder e seus colegas da Universidade de Manchester, REINO UNIDO, já examinaram o MFM-300 (Al) quanto à sua capacidade de absorver amônia. Eles descobriram que ele poderia absorver amônia gasosa até uma densidade que se aproxima da amônia líquida em condições ambientais. Por volta de zero grau Celsius, ele até ultrapassou essa densidade.

MFM-300 (Al) consiste em frações de hidróxido de alumínio e ligantes orgânicos de ácido bifenil tetracarboxílico que ligam os sítios de alumínio para formar uma estrutura rígida "wine-rack", como os autores o chamaram. Em vez de garrafas de vinho, as moléculas de gás ficam nos nanocanais e nos poros.

Como base, a amônia liga-se aos centros ácidos. Os autores identificaram três modos de ligação distintos com base em interações eletrostáticas. No total, quatro moléculas de amônia associadas a um centro de alumínio, e um vazio "rack de vinho" em forma de quadrado, pode ser preenchido com até 16 moléculas de gás. Os cientistas determinaram os modos de ligação por difração de pó de nêutrons e refinamento - uma técnica que pode resolver os detalhes estruturais com resolução atômica.

Os autores descobriram que o empacotamento das moléculas de amônia era quase tão denso quanto em um líquido, e a adsorção era reversível. Preencher e liberar os poros até 50 vezes foi possível sem qualquer perda de capacidade ou deterioração da estrutura, eles disseram.

E há um modo de sorção único. Usando experimentos de rotulagem em que o hidrogênio na amônia foi substituído por deutério, os cientistas descobriram uma troca rápida de deutério com hidrogênio nas paredes dos poros. Isso sugere que o modo de sorção não pode ser pura fisissorção baseada apenas em interações eletrostáticas. Contudo, quimissorção também não foi responsável, porque nenhuma ligação adsorvente se formou na interface. "Significativamente, a adsorção de amônia deuterada em MFM-300 (Al) revelou um novo tipo de adsorção, ", comentaram os autores. A troca rápida de locais pode ser uma das razões para a absorção efetiva de amônia.

Este trabalho mostra que a estrutura metal-orgânica é adequada para armazenamento e manuseio de amônia em densidades próximas às do gás liquefeito e pressurizado. Amônia, "pão do ar", poderia de fato atingir a consistência de pão.