ECOLOGIA E MEIO AMBIENTE: O SONHO É COLOCAR ÁGUA, AR E LUZ SOLAR PARA CRIAR UM COMBUSTÍVEL - Blog do Saber
ECOLOGIA E MEIO AMBIENTE: O SONHO É COLOCAR ÁGUA, AR E LUZ SOLAR PARA CRIAR UM COMBUSTÍVEL
A amônia é a vedete da nossa edição desta quarta-feira da coluna ECOLOGIA E MEIO AMBIENTE. Químicos da Universidade de Wisconsin – Madison descobriram uma nova maneira de converter amônia em gás nitrogênio, utilizando um processo que pode ser um passo para a substituição dos combustíveis à base de carbono pela amônia. Ao ler o artigo completo a seguir você vai entender como funciona o processo dessa incrível transformação.
Químicos descobrem nova maneira de aproveitar a energia limpa da amônia
Uma equipe de pesquisa da Universidade de Wisconsin – Madison identificou uma nova maneira de converter amônia em gás nitrogênio por meio de um processo que pode ser um passo para a substituição da amônia pelos combustíveis à base de carbono.
A descoberta desta técnica, que usa um catalisador metálico e libera, em vez de exigir, energia recebeu uma patente provisória da Wisconsin Alumni Research Foundation.
"O mundo atualmente funciona com uma economia de combustível de carbono", explica Christian Wallen, autor do artigo e ex-pesquisador de pós-doutorado no laboratório do químico John Berry da UW-Madison. "Não é uma grande economia porque queimamos hidrocarbonetos, que liberam dióxido de carbono na atmosfera. Não temos como fechar o ciclo para um verdadeiro ciclo de carbono, onde poderíamos transformar o dióxido de carbono de volta em um combustível útil".
Para avançar em direção à meta das Nações Unidas de que o mundo se torne neutro em carbono até 2050, os cientistas devem considerar maneiras ambientalmente responsáveis ​​de criar energia a partir de outros elementos que não o carbono, e a equipe da UW-Madison está propondo uma economia de energia de nitrogênio baseada em interconversões de nitrogênio e amônia.
Os cientistas ficaram entusiasmados ao descobrir que a adição de amônia a um catalisador metálico contendo o elemento semelhante à platina, rutênio, produzia nitrogênio espontaneamente, o que significa que não era necessária energia adicional. Em vez disso, esse processo pode ser aproveitado para produzir eletricidade, com prótons e gás nitrogênio como subprodutos. Além disso, o complexo de metal pode ser reciclado através da exposição ao oxigênio e usado repetidamente, um processo muito mais limpo do que o uso de combustíveis à base de carbono.
"Descobrimos que, não apenas estamos produzindo nitrogênio, estamos produzindo em condições completamente sem precedentes", diz Berry, que é o professor de química Lester McNall e concentra seus esforços de pesquisa na química dos metais de transição. "Ser capaz de completar a reação de amônia a nitrogênio sob condições ambientais – e obter energia – é um grande negócio."
A amônia foi queimada como fonte de combustível por muitos anos. Durante a Segunda Guerra Mundial, foi usado em automóveis, e os cientistas hoje estão considerando maneiras de queimá-lo em motores como substituto da gasolina, principalmente na indústria marítima. No entanto, a queima de amônia libera gases tóxicos de óxido de nitrogênio.
A nova reação evita esses subprodutos tóxicos. Se a reação fosse alojada em uma célula de combustível onde a amônia e o rutênio reagem na superfície de um eletrodo, poderia produzir eletricidade de forma limpa sem a necessidade de um conversor catalítico.
"Para uma célula de combustível, queremos uma saída elétrica, não uma entrada", diz Wallen. "Descobrimos compostos químicos que catalisam a conversão de amônia em nitrogênio à temperatura ambiente, sem qualquer voltagem aplicada ou produtos químicos adicionados. Este é o primeiro processo, até onde sabemos, a fazer isso."
"Temos uma infraestrutura estabelecida para distribuição de amônia, que já é produzida em massa a partir de nitrogênio e hidrogênio no processo Haber-Bosch", diz Michael Trenerry, estudante de pós-graduação e autor do artigo. "Esta tecnologia pode permitir uma economia de combustível livre de carbono, mas é metade do quebra-cabeça. Uma das desvantagens da síntese de amônia é que o hidrogênio que usamos para produzir amônia vem do gás natural e dos combustíveis fósseis."
Essa tendência está mudando, no entanto, à medida que os produtores de amônia tentam produzir amônia "verde", na qual os átomos de hidrogênio são fornecidos pela eletrólise da água neutra em carbono, em vez do processo Haber-Bosch, que consome muita energia.
À medida que os desafios da síntese de amônia forem superados, de acordo com Berry, haverá muitos benefícios em usar amônia como fonte de energia ou combustível comum. É compressível, como propano, fácil de transportar e fácil de armazenar. Embora já existam algumas células de combustível de amônia, elas, ao contrário desse novo processo, requerem energia adicional, por exemplo, primeiro dividindo a amônia em nitrogênio e hidrogênio.
Os próximos passos do grupo incluem descobrir como projetar uma célula de combustível que aproveite a nova descoberta e considerar maneiras ecológicas de criar os materiais iniciais necessários.
"Um dos próximos desafios em que gostaria de pensar é como gerar amônia a partir da água, em vez de gás hidrogênio", diz Trenerry. "O sonho é colocar água, ar e luz solar para criar um combustível."
Esta pesquisa é relatada na revista Nature Chemistry .
Fonte: Universidade de Wisconsin – Madison
Energia limpa a partir de amônia: descoberta da universidade é um passo em direção à economia livre de carbono
Tags: amônia, carbono, Ciências, combustíveis, descoberta, energia limpa, pesquisa, pesquisadores, químicos, Tecnologia, Universidade de Wisconsin
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