Els investigadors de la Universitat de Tòquio han desenvolupat un mètode nou per produir amoníac mitjançant la fotosíntesi artificial, oferint una possible alternativa de baixa energia al procés Haber-Bosch potencial de carboni. La tècnica imita la fixació natural de nitrogen per cianobacteris i utilitza nitrogen atmosfèric, aigua i llum solar per sintetitzar l’amoníac.
L’amoníac és un component crucial en l’agricultura global, utilitzat principalment en la producció de fertilitzants basats en urea. Els mètodes de producció industrial actuals són responsables del 2% de les emissions mundials de diòxid de carboni, en gran mesura a causa de la seva dependència dels combustibles fòssils. El nou enfocament desenvolupat per l'equip de recerca japonès podria reduir significativament la petjada ambiental de la producció d'amoníac.
El procés, dirigit pel professor Yoshiaki Nishibayashi al Departament de Química Aplicada de la Universitat de Tòquio, es basa en un sistema de doble catalitzador per iniciar i mantenir la reacció de conversió. Un fotocatalitzador basat en iridi, quan s’exposa a la llum del sol, activa un compost anomenat fosfina terciària, permetent l’oxidació de les molècules d’aigua. Aquest pas produeix protons essencials per a la posterior formació d’amoníac.
Simultàniament, un catalitzador basat en molibdè activa el dinitrogen des de l’aire. La reacció entre nitrogen i els protons generats a partir de l’aigua dóna lloc a la formació de molècules d’amoníac. El procés només produeix oxigen com a subproducte i, en condicions òptimes, combina dos àtoms de nitrogen i tres molècules d’aigua per produir dues molècules d’amoníac.
Els investigadors denuncien que el nou sistema de reacció ha aconseguit una eficiència més alta que els intents de fixació de nitrogen artificial anteriors i es poden operar a una escala deu vegades més gran que les demostracions de laboratori anteriors. Aquest progrés suggereix que el mètode té un potencial d’aplicació industrial, tot i que es necessita més treball per optimitzar les condicions de reacció i millorar la rendibilitat a escala.
Atès que més del 80% dels 200 milions de tones d’amoníac produïdes anualment s’utilitzen en l’agricultura, aquesta innovació podria tenir un paper crític en la promoció de la producció de fertilitzants més sostenible. Si es comercialitza, el mètode pot ajudar a disminuir l’ús d’energia i reduir les emissions en un dels sectors més intensius en recursos de la producció d’aliments globals.
