Extraer abono del aire y del agua
La electrólisis pulsada abre una vía hacia la producción sostenible de compuestos nitrogenados como el amoníaco y la urea
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Los fertilizantes nitrogenados son esenciales para la agricultura moderna, y compuestos como el amoníaco y la urea también se utilizan ampliamente en la industria. Sin embargo, su producción y uso convencionales plantean importantes problemas medioambientales. La síntesis industrial de amoníaco mediante el proceso Haber-Bosch consume enormes cantidades de energía, mientras que la escorrentía excesiva de fertilizantes contamina el suelo y el agua. Además, el óxido nitroso, un subproducto de la producción de compuestos nitrogenados, es un potente gas de efecto invernadero con un potencial de calentamiento global casi 300 veces superior al del dióxido de carbono. "La electrólisis pulsada podría ofrecer una alternativa sostenible", afirma el Dr. Dandan Gao, químico de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU). "Este método emergente utiliza el exceso de nitrógeno del aire y el agua como material de partida, lo que permite la producción energéticamente eficiente de compuestos valiosos como el amoníaco y la urea". En un Minireview publicado recientemente en Angewandte Chemie, Gao, colegas de la JGU y colaboradores del Instituto Harbin de Tecnología en Shenzhen, China, resumen los últimos avances en este prometedor campo y esbozan las direcciones clave para futuras investigaciones. "Al ofrecer una visión clara de lo que se ha conseguido hasta ahora y de lo que queda por explorar, pretendemos acelerar los avances hacia la conversión sostenible del nitrógeno", explica Gao. "En última instancia, queremos ayudar a convertir el nitrógeno residual del medio ambiente en productos útiles".
El Dr. Dandan Gao con los dos autores principales del presente artículo de revisión, el Dr. Bahareh Feizi Mohazzab y Kiarash Torabi de la JGU (de izquierda a derecha).
© Shikang Han
Tradicionalmente, el amoníaco se produce mediante el proceso Haber-Bosch, que requiere altas temperaturas (de 400 a 500 grados centígrados) y presiones, por lo que consume mucha energía. En cambio, la electrólisis pulsada permite formar amoníaco e incluso urea a temperatura ambiente utilizando electricidad, en el mejor de los casos procedente de energía solar o eólica. En este proceso, dos electrodos se sumergen en agua que contiene nitratos o nitritos. Cuando se aplica una tensión eléctrica, estos compuestos de nitrógeno se reducen a amoníaco. A diferencia de la electrólisis convencional, la electrólisis pulsada varía el voltaje y la corriente, lo que no sólo mejora la eficiencia de la reacción, sino que también puede alinearse de forma natural con fuentes de energía renovables intermitentes.
Comparación de los resultados de todos los estudios disponibles
"Como aún faltaba una visión global de este tema, analizamos todos los estudios disponibles sobre electrólisis pulsada y comparamos sus resultados", dice Gao. "Nuestro objetivo es destacar el potencial de esta tecnología tan relevante para el medio ambiente y ofrecer una hoja de ruta para futuros trabajos". A largo plazo, Gao prevé que la electrólisis pulsada podría ayudar a redefinir el ciclo del nitrógeno, haciendo que la producción de fertilizantes sea más limpia, más eficiente y esté mejor alineada con un futuro de energías renovables.
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Publicación original
Kiarash Torabi, Rongji Liu, David Leander Troglauer, Christean Nickel, Guillermo Corea, Tiansheng Bai, Deping Li, Lijie Ci, Bahareh Feizi Mohazzab, Dandan Gao; "Reductive Nitrogen Species Activation via Pulsed Electrolysis: Recent Advances and Future Prospects"; Angewandte Chemie International Edition, 2025-10-24
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