El amoniaco es un compuesto esencial en numerosos procesos químicos e industriales. Ante la preocupación por el cambio climático y la implantación de nuevos criterios de sostenibilidad, algunos de estos procesos tradicionales deben ser cambiados. Esto le sucede al compuesto formado por nitrógeno y amoniaco. Producir amoniaco verde implica cambios, pero también es una oportunidad para aquellas industrias que quieren liderar estos métodos innovadores y respetuosos con el medio ambiente.
Cómo se puede producir amoniaco verde paso a paso
La produción de amoniaco es un proceso definido por varias etapas. Veamos cada una de ellas:
Obtención del hidrógeno verde
Para producir amoniaco, el primer ingrediente esencial es el hidrógeno (H₂).
En este caso, necesitamos hidrógeno verde, que se obtiene mediante electrólisis del agua (H₂O). La electrólisis es un proceso que separa las moléculas de agua en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂) usando electricidad.
Electricidad renovable (solar, eólica o hidráulica) alimenta el proceso, asegurando que el hidrógeno generado sea completamente «verde» o libre de emisiones de carbono.
Obtención del nitrógeno
El segundo ingrediente clave es el nitrógeno (N₂). El aire que respiramos es un 78% nitrógeno, así que podemos obtenerlo fácilmente con un proceso llamado separación de gases del aire.
La separación de nitrógeno se realiza mediante métodos como destilación fraccionada o adsorción por cambio de presión. Básicamente, se captura el nitrógeno del aire y se purifica para usarlo en el proceso.
Síntesis de amoniaco (proceso de Haber-Bosch)
Con el hidrógeno verde y el nitrógeno listos, el siguiente paso es combinar estos dos gases para producir amoniaco (NH₃).
Este proceso es conocido como el proceso Haber-Bosch, un método industrial que se lleva usando desde principios del siglo XX. En este proceso, se somete la mezcla de nitrógeno e hidrógeno a alta presión (alrededor de 200-300 atmósferas) y alta temperatura (400-500°C) en presencia de un catalizador (habitualmente hierro).
Bajo estas condiciones, el nitrógeno y el hidrógeno reaccionan y forman amoniaco (NH₃).
Almacenamiento y distribución del amoniaco verde
Una vez generado, el amoniaco se puede almacenar en tanques y transportar fácilmente.
Se puede almacenar como gas comprimido o como líquido a bajas temperaturas (similar al gas natural licuado), facilitando su distribución a larga distancia.
Metódo innovador de producir amoniaco verde
La Universidad de Illinois Chicago (UIC) ha presentado un enfoque innovador para producir amoniaco verde. Este compuesto químico es ampliamente utilizado. Sin embargo, es dañino para el medio ambiente. Por eso, requiere una investigación científica que lo haga más sostenible.
El proceso es conocido como síntesis de amoníaco mediada por litio. Representa un avance significativo en la eficiencia y sostenibilidad de la producción de este compuesto esencial. Presenta diferencias con los métodos tradicionales, que requieren altas temperaturas y consumen grandes cantidades de energía. Este enfoque funciona a temperaturas más bajas y es regenerativo, lo que permite recuperar los materiales originales en cada ciclo de producción.
El equipo de ingenieros de la UIC está liderado por el profesor Meenesh Singh. Los investigadores han desarrollado un proceso que implica la mezcla de gas nitrógeno y un fluido donador de hidrógeno con un electrodo de litio cargado. En lugar de someter el gas nitrógeno a altas presiones y temperaturas, los átomos de nitrógeno se unen al litio antes de combinarse con el hidrógeno para formar amoníaco.
Los resultados obtenidos por el equipo son prometedores para el desarrollo de amoniaco verde. Han alcanzado niveles de selectividad y eficiencia energética que cumplen con las normas establecidas por el Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) para la producción industrial de amoníaco.
Menos impacto ambiental para producir amoniaco verde
Además de su impacto ambiental reducido, este proceso puede ser aún más sostenible si se alimenta con energías renovables y se utiliza agua y aire como recursos básicos.
El amoníaco producido de esta manera no solo contribuiría a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también podría impulsar el uso del hidrógeno como combustible. El amoníaco, siendo un portador de hidrógeno seguro y eficaz, podría resolver los desafíos asociados con el transporte de hidrógeno, ya que es menos explosivo y más fácil de manejar.
Este no es el primer esfuerzo de Singh y su equipo para mejorar la producción de amoníaco. Anteriormente, habían explorado métodos que utilizaban energía solar y aguas residuales, así como una pantalla de malla de cobre electrificada para reducir el consumo de energía en el proceso.
