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Pesquisa descobre método mais econômico de produzir amônia

CDMF/divulgação

Pesquisadores ligados ao Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) descreveram uma metodologia mais econômica e ambientalmente amigável para produzir amônia (NH₃) – substância largamente empregada como fertilizante agrícola.

Há mais de um século a amônia tem sido obtida por meio de um processo conhecido como síntese de Haber-Bosch, que consiste em combinar o nitrogênio do ar atmosférico com hidrogênio em uma condição de alta pressão e de temperatura moderadamente alta.

Em busca de um método alternativo de menor impacto energético e ambiental, os cientistas do CDMF aplicaram um semicondutor – um novo material sintetizado por eles mesmos e composto de seleneto de antimônio decorado com nanopartículas de platina (Sb₂Se₃ – Pt) – que, sob a ação de luz solar, é capaz de converter uma molécula em outra. Neste caso, o catalisador promoveu a conversão do nitrogênio (N₂) em amônia.

O artigo Ammonia production from nitrogen under simulated solar irradiation, low overpotential, and mild conditions foi publicado no periódico Electrochimica Acta, cuja primeira autora é Juliana Ferreira de Brito, integrante do CDMF – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Juliana é Licenciada em Química pela Universidadade de Lavras (MG) e tem mestrado em Química pela Universidade Estadual Paulista Júlio Mesquita Filho (Unesp) - Campus de Araraquara.

Para desenvolver o semicondutor, foi usada como suporte uma folha de trama de carbono (chamada gas diffusion layer) e depositado sobre ela, por redução eletroquímica, o Sb₂Se₃, que foi finalizado com um tratamento térmico.

“Depois disso, decoramos essa superfície com pequenas partículas de platina por fotoeletrodeposição. O material resultante foi então colocado em uma célula eletroquímica, onde foi empregado um pequeno potencial sob iluminação [técnica conhecida como fotoeletrocatálise]. Esse processo faz com que uma molécula de nitrogênio seja reduzida a duas moléculas de amônia”, explica Brito.

Além de ser o primeiro trabalho de redução de nitrogênio desenvolvido pelo grupo de pesquisa, o estudo também se destaca por ser um dos poucos realizados no mundo empregando a técnica de fotoeletrocatálise e o único empregando o Sb₂Se₃ como semicondutor. Em termos gerais, os resultados alcançados pelo grupo indicam que é possível, em um futuro não muito distante, substituir o atual processo de produção de amônia por algo mais econômico e que não cause tanto impacto ao meio ambiente.

Segundo Brito, a pesquisa segue em andamento e já estão sendo investigados novos materiais com potencial de serem empregados na conversão de nitrogênio em amônia, em um processo com maior eficiência.

Com informações da Assessoria de Comunicação do CDMF.
Publicado em 18/07/20222

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