El amoníaco es tanto un ingrediente clave de los fertilizantes, que sustentan los sistemas alimentarios mundiales, como una alternativa de combustible bajo en carbono para la industria y la generación de energía.
Sin embargo, el proceso actual de producción de amoníaco es intensivo en energía y genera altos niveles de emisiones de CO2.
Los científicos han desarrollado una forma potencialmente más sostenible de producir este gas.
Los científicos han desarrollado una forma más sencilla y potencialmente más respetuosa con el planeta de producir amoníaco.
Gas incoloro de olor similar a la orina, el amoníaco lleva mucho tiempo siendo un ingrediente clave de los fertilizantes agrícolas, que ayudan a alimentar a la creciente población mundial. Más recientemente, ha cobrado protagonismo como alternativa baja en carbono al fueloil pesado en el transporte marítimo. El amoníaco también tiene un papel importante que desempeñar en la descarbonización de la generación de energía y de las industrias pesadas como el cemento y el acero, ya sea por sí mismo o como portador de hidrógeno, otro combustible de cero emisiones netas.
El amoníaco se produce principalmente a granel mediante el proceso Haber-Bosch para sintetizarlo a partir de hidrógeno y nitrógeno. Sin embargo, este método centenario requiere grandes instalaciones de fabricación y es muy intensivo en energía. Además, depende en gran medida de los combustibles fósiles tanto para aportar el calor necesario como para las materias primas, como el gas natural, con las que se sintetiza el hidrógeno.
No es de extrañar que la producción de amoníaco genere el 1,3 % de las emisiones mundiales de CO2 . Y esto solo para satisfacer la demanda anual mundial actual. No tiene en cuenta la alimentación de una población mundial en crecimiento ni la demanda prevista del gas como combustible bajo en carbono.
Una producción de amoníaco más sostenible
Un nuevo proceso desarrollado en la Universidad de Stanford podría encaminar la producción de amoníaco hacia una vía más sostenible y de menor coste.
La solución parece comparativamente sencilla. Utiliza agua, nitrógeno y un pulverizador.
Los investigadores aplicaron un catalizador de óxido de hierro a una malla de grafito, que luego se colocó dentro de un pulverizador de potencia a gas. Cuando hicieron pasar por él una mezcla de agua y nitrógeno, las gotas que salían del pulverizador contenían amoníaco, lo que indica una reacción catalítica entre el nitrógeno y el hidrógeno de las moléculas de agua.
Por el momento, el método solo se ha utilizado en un entorno de laboratorio. Si pudiera escalarse a nivel comercial, los investigadores creen que tiene el potencial de reducir significativamente las emisiones de CO2 asociadas a la síntesis tradicional de amoníaco.
Debido a su sencillez, la tecnología también podría hacerse portátil para generar amoníaco justo donde se necesita, por ejemplo, en las granjas. Esto, a su vez, podría reducir la necesidad de transportar amoníaco desde las grandes fábricas hasta el punto de uso, lo que supondría un ahorro adicional de combustible y emisiones.
Sin embargo, el método utiliza nafion, un tipo de PFAS (sustancias per- y polifluoroalquiladas), que se enfrentan a una prohibición por parte de la Agencia Europea de Sustancias y Mezclas Químicas. Por lo tanto, puede que haya que buscar alternativas.
El amoníaco verde en el punto de mira
Los investigadores de Stanford no son los únicos que trabajan para hacer que la producción de amoníaco sea más ecológica. Las industrias de fertilizantes y de energía también pretenden escalar métodos bajos en carbono y libres de carbono para sintetizar hidrógeno a partir del agua, mediante dos métodos principales.
El amoníaco «verde» se produce utilizando el excedente de electricidad de fuentes de energía renovables, como la energía solar o eólica, para separar el hidrógeno del agua mediante electrólisis. Paralelamente, los métodos de producción «azules» siguen utilizando hidrógeno derivado del gas natural, pero emplean tecnología de captura y almacenamiento de carbono para capturar la mayor parte del CO2 y, o bien almacenarlo de forma permanente, o bien utilizarlo en otras industrias.
Fomentar la producción sostenible de alimentos
El Informe sobre Riesgos Globales 2023 del Foro Económico Mundial muestra que una crisis del suministro de alimentos es el cuarto riesgo mejor clasificado en 2023 en general. Resolver el impacto de la producción de amoníaco en el medio ambiente será fundamental para aumentar la producción de alimentos de forma sostenible.
También podría distribuirse la producción de forma más amplia en términos geográficos. Rusia es uno de los mayores centros de fertilizantes minerales, pero la guerra del país en Ucrania ha provocado escasez de fertilizantes en el resto del mundo, a pesar de que los fertilizantes están exentos de sanciones.
Además, dado el crecimiento previsto de la demanda de amoníaco procedente de la generación de energía, el transporte y la industria, la producción de amoníaco verde también contribuirá a reducir considerablemente las emisiones de CO2 a una escala mucho mayor.
