p A humanidade depende do amônio em fertilizantes sintéticos para se alimentar. Contudo, a produção de amônia a partir do nitrogênio consome muita energia e requer o uso de metais de transição. p Pesquisadores da Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg na Baviera, Alemanha, já alcançaram a conversão de nitrogênio em amônio em temperatura ambiente e baixa pressão, sem a necessidade de metais de transição. Isso foi relatado por um grupo de pesquisa liderado pelo cientista da JMU Holger Braunschweig na revista Química da Natureza .

p Uma nova caixa de ferramentas para ligar nitrogênio

p A produção industrial de amônia, o chamado processo Haber-Bosch, requer altas temperaturas e pressões, e estima-se que consuma cerca de 2% de toda a energia produzida na Terra. Este processo também depende de elementos de metal de transição, átomos relativamente pesados ​​e reativos.

p Em 2018, A equipe do professor Braunschweig relatou a ligação e conversão química do nitrogênio usando uma molécula constituída apenas de isqueiro, átomos não metálicos. Um ano depois, eles usaram um sistema semelhante para demonstrar a primeira combinação de duas moléculas de nitrogênio em laboratório, uma reação que de outra forma só tinha sido vista na alta atmosfera da Terra e em condições de plasma.

p A chave em ambas as descobertas foi o uso de boro, o quinto elemento mais leve, como o átomo ao qual o nitrogênio se liga. "Depois dessas duas descobertas, ficou claro que tínhamos um sistema muito especial em nossas mãos, "diz Braunschweig.

p Apenas adicione água

p Embora seu sistema se ligue e converta nitrogênio, apenas metade das peças do quebra-cabeça estavam no lugar. "Sabíamos que completar a conversão de nitrogênio em amônia seria um grande desafio, pois requer uma sequência complexa de reações químicas que muitas vezes são incompatíveis entre si, ”explica o professor do JMU.

p A descoberta veio do mais simples dos reagentes:vestígios de água deixados para trás em uma amostra foram suficientes para promover uma reação sequencial que trouxe a equipe apenas um passo para longe do amônio alvo. Mais tarde, foi descoberto que as principais reações poderiam ser feitas usando um ácido sólido, permitindo que as reações ocorram sequencialmente em um único frasco de reação, tudo em temperatura ambiente.

p Fazendo amônio com cerveja

p Percebendo que a etapa de acidificação do processo parecia funcionar mesmo com reagentes simples, como água, a equipe repetiu a reação usando a cerveja Würzburger Hofbräu produzida localmente. Para seu deleite, eles foram capazes de detectar o produto pré-amônio na mistura de reação.

p "Este experimento foi em parte divertido, mas também mostra como o sistema é tolerante à água e outros compostos, "explica o Dr. Marc-André Légaré, o pesquisador de pós-doutorado que iniciou o estudo. “A redução do nitrogênio a amônia é uma das reações químicas mais importantes para a humanidade. É sem dúvida a primeira vez que se faz com cerveja, e é particularmente adequado que tenha sido feito na Alemanha, "diz o Dr. Rian Dewhurst, Akademischer Oberrat e co-autor do estudo.

p Muito trabalho a ser feito

p A reação, enquanto excitante, ainda está longe de ser um processo verdadeiramente prático para a produção industrial de amônio. Idealmente, será necessário encontrar uma maneira de reformar as espécies ativas para tornar o processo energeticamente eficiente e econômico.

p No entanto, a descoberta é uma demonstração empolgante de que os elementos mais leves podem enfrentar até os maiores desafios da química. "Ainda há muito a ser feito aqui, mas o boro e os outros elementos leves já nos surpreenderam tantas vezes. Eles são claramente capazes de muito mais, "diz Holger Braunschweig.