Producción sostenible y eficiente de amoníaco y ácido fórmico
Desarrollan un catalizador de tres componentes para electrólisis pulsada
Anuncios
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Dandan Gao, del Departamento de Química de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU), ha desarrollado un nuevo método para la producción sostenible de amoníaco y ácido fórmico. El amoníaco es indispensable en la agricultura moderna y, al igual que el ácido fórmico, es una materia prima importante para la industria. Tradicionalmente se produce mediante el proceso Haber-Bosch, que consume mucha energía y provoca considerablesemisiones de CO2. También es posible producir amoníaco por electrólisis, es decir, con ayuda de la electricidad, pero se trata de un campo de investigación aún joven. La electrólisis ofrece una alternativa sostenible para la producción porque puede alimentarse con electricidad verde. "Ahora hemos conseguido tres puntos clave", explica Gao: "En primer lugar, hemos desarrollado un catalizador de cobre, níquel y wolframio que aumenta considerablemente el rendimiento del amoníaco durante la electrólisis. En segundo lugar, hemos conseguido aumentar de nuevo el rendimiento utilizando electrólisis pulsada en lugar de estática. Y en tercer lugar, producimos ácido fórmico como producto adicional dentro del proceso electroquímico acoplado". El equipo dirigido por Gao y sus colegas Christean Nickel y David Leander Troglauer ha publicado el nuevo método esta semana en la prestigiosa revista científica Angewandte Chemie.
Novedoso diseño del catalizador
Los investigadores desarrollaron el novedoso electrocatalizador en tándem de tres componentes para que la reducción electroquímica estándar de nitrato a amoníaco fuera lo más eficiente posible. "Elegimos el cobre, el níquel y el wolframio por las siguientes razones", explica Gao: "Para producir amoníaco a partir de nitrato, primero hay que eliminar el oxígeno del nitrato, catalizado por el cobre. A continuación, hay que producir hidrógeno, y ahí es donde el níquel entra en acción como catalizador. El hidrógeno no debe escapar al aire ni reaccionar de ninguna otra forma, sino que debe unirse selectivamente al nitrógeno: Esta es la tarea del wolframio. En comparación con los catalizadores en tándem de cobre y níquel, que ya se consideraban prometedores, nuestro catalizador consigue un rendimiento de amoníaco más de un 50% superior", afirma Gao.
Electrólisis pulsada en lugar de estática
El uso de electrólisis pulsada en lugar de estática aumenta el rendimiento otro 17%. El montaje es idéntico en ambos casos. La única diferencia es la tensión eléctrica aplicada a los electrodos. En la electrólisis estática es constante, mientras que en la electrólisis pulsada alterna constantemente entre dos valores de tensión.
Producción adicional de ácido fórmico
En toda electrólisis no sólo se produce una reacción de reducción en el cátodo, sino también una reacción de oxidación en el ánodo. "Normalmente, se trata de una oxidación del agua que produce oxígeno", explica Gao. Sin embargo, el oxígeno no es valioso ni lo demanda la industria. En el nuevo método, los investigadores sustituyen la oxidación del agua por la oxidación del glicerol, un residuo de la producción de biodiésel. Así se obtiene ácido fórmico, que se utiliza en la industria de diversas formas, por ejemplo como material de partida para productos químicos y farmacéuticos. "De este modo, podemos obtener dos productos valiosos de una sola vez: Amoníaco del cátodo y ácido fórmico del ánodo", explica Gao. "El acoplamiento estratégico de las dos reacciones subraya el potencial del método para producir de forma sostenible productos químicos de valor añadido mediante electrólisis acoplada de bajo consumo energético".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
Publicación original
Christean Nickel, David Leander Troglauer, Chia‐Yu Chang, Tiansheng Bai, Tobias Rios‐Studer, Ingo Lieberwirth, Kevin Sowa, Boris Mashtakov, Bahareh Feizi Mohazzab, Lijie Ci, Deping Li, Xiaohang Lin, Bing Joe Hwang, Rongji Liu, Dandan Gao; "Sustainable Ammonia Electrosynthesis Coupled With Glycerol Valorization via an Adaptive Tri‐Component Catalyst"; Angewandte Chemie International Edition, 2026-2
Más noticias del departamento ciencias
