Un avance chino convierte aguas residuales contaminadas en amoníaco para la producción de fertilizantes
Un equipo chino ha desarrollado un método para convertir el nitrato de las aguas residuales en amoníaco. Utilizado como ingrediente central en el fertilizante de urea, este nuevo proceso-de conversión de residuos-en recursos es más económico, energéticamente-eficiente y algo así como un punto de inflexión-.
Actualmente, las aguas residuales agrícolas e industriales suelen contener grandes cantidades de nitrato. Esto proviene de elementos como fertilizantes usados, desechos animales, desechos de plantas químicas y tratamiento de aguas residuales.
Una cantidad excesiva puede ser desastrosa para los ecosistemas locales y provocar problemas como la proliferación de algas. Esto, a su vez, conduce a zonas muertas en las vías fluviales donde los niveles de oxígeno caen, matando organismos acuáticos como los peces.
También puede provocar la contaminación de las aguas subterráneas y los riesgos asociados para la salud de personas y animales. Para contrarrestar esto, la mayoría de los países tienden a tratar las aguas residuales para eliminar el nitrato, pero esto es costoso y consume mucha energía-.
Pero esto podría ser un truco, ya que el nitrato contiene grandes cantidades de nitrógeno, un componente clave del fertilizante en primer lugar. Entonces, un equipo chino decidió encontrar una manera de aprovechar este enorme recurso potencial.
Avance de residuos-a-fertilizantes
El amoníaco, por si no lo sabes, es uno de los productos químicos industriales más importantes del mundo. Se utiliza para fabricar cosas como fertilizantes, explosivos, productos químicos, refrigerantes y, potencialmente, futuros sistemas de energía de hidrógeno.
Sin embargo, convertirlo en estos productos químicos normalmente es muy costoso y consume mucha energía-. Por lo general, esto se hace mediante algo llamado proceso Haber-Bosch, que mezcla nitrógeno e hidrógeno puros para producir amoníaco.
Este proceso requiere temperaturas y presiones muy altas, que normalmente se logran utilizando gas natural. Según algunos informes, a nivel mundial, esto consume alrededor del 1-2% del consumo mundial de energía.
Entonces, si se puede producir amoníaco a partir de nitrato residual, se puede reducir potencialmente la contaminación, reducir el uso de energía y reducir la dependencia de materias primas importadas. Por lo tanto, se podría realizar una especie de producción circular de fertilizantes, y eso es algo importante.
El núcleo del descubrimiento es un nuevo súper catalizador que ayuda al proceso. Estos, en caso de que no lo sepas, son materiales especiales que ayudan a que una reacción química ocurra de manera más rápida y eficiente.
En este caso, el equipo chino utilizó algo llamado catalizador de doble átomo- (DAC). Esto difiere de los catalizadores tradicionales que tienden a utilizar materiales de un solo átomo o nanopartículas.
Se necesita más trabajo
Para la conversión de nitrato en amoníaco, el uso de dos átomos complementarios es clave para procesos de múltiples-pasos como este. Esto se debe a que el "equipo de etiqueta" atómico permite mejor las transferencias de electrones, las moléculas intermedias, la ruptura y la formación de enlaces.
Curiosamente, el equipo también utilizó inteligencia artificial (IA) para ayudar a encontrar los mejores pares de átomos para el trabajo. Entonces, en lugar de realizar miles de experimentos físicos-y-errores, la IA les ayudó a identificar los mejores potenciales para probar, ahorrando muchas horas de tiempo perdido.
Y esto realmente valió la pena. Según el equipo, el catalizador es casi tres veces más eficiente que otros catalizadores similares. De ser cierto, eso significa que podría producir rendimientos de amoníaco, tasas de conversión y menos desperdicio mucho mayores.
Todo eso se traduce en sacar más provecho de su inversión y, al mismo tiempo, lidiar con un contaminante industrial y agrícola muy grave. Un gran avance, sin duda, pero es importante señalar que todavía es un trabajo en progreso.
Actualmente, el equipo sólo ha logrado exhibir el catalizador en condiciones de laboratorio en pequeños lotes. Aún está por demostrarse si puede funcionar en el "mundo real", si se puede escalar y si el proceso puede manejar diversos contaminantes más allá del nitrato en las aguas residuales de los piensos.
