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Pesquisadores australianos desenvolvem um método inovador de produção de amônia, que utiliza 20% menos calor e 98% menos pressão que o processo tradicional, revolucionando a indústria química e energética.
A produção de amônia, substância essencial na fabricação de fertilizantes e no transporte de hidrogênio, está prestes a sofrer uma grande transformação graças a um novo método desenvolvido por pesquisadores da RMIT, na Austrália.
Esse avanço promete reduzir significativamente as emissões de carbono associadas ao processo tradicional, tornando-o mais eficiente e ecológico.
A produção global de amônia, responsável por 2% do consumo energético e das emissões de carbono do mundo, poderia se tornar muito menos impactante ao meio ambiente.
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O desafio das emissões na produção de amônia
Atualmente, a produção de amônia depende do processo Haber-Bosch, um método com mais de um século de existência que combina nitrogênio e hidrogênio sob alta pressão e temperaturas elevadas. Embora eficiente, esse método é altamente intensivo em energia.
A pesquisa conduzida pelo Dr. Karma Zuraiqi e sua equipe na Escola de Engenharia da RMIT propõe uma alternativa que utiliza 20% menos calor e 98% menos pressão, resultando em uma economia significativa de energia e uma drástica redução nas emissões de carbono.
Zuraiqi destacou a importância desse avanço: “Se conseguirmos melhorar este processo e torná-lo menos intensivo em energia, poderemos conseguir uma grande redução nas emissões de carbono“.
O estudo, publicado na renomada revista Nature Catalysis, mostra que essa nova abordagem pode produzir amônia de maneira tão eficaz quanto o processo Haber-Bosch, porém com menor impacto ambiental.
O papel dos metais líquidos no novo processo
O ponto chave da inovação é o uso de catalisadores de metal líquido, uma área na qual a equipe do professor Torben Daeneke, da RMIT, tem se destacado.
Os catalisadores são substâncias que aceleram reações químicas sem serem consumidas no processo, e neste caso, minúsculas gotículas de metal líquido contendo cobre e gálio, chamadas de “nanoplanetas“, foram desenvolvidas.
Esses “nanoplanetas” têm uma estrutura única, com um núcleo sólido, uma casca externa líquida e um núcleo interno que facilita a interação entre o nitrogênio e o hidrogênio.
De acordo com Daeneke, “O metal líquido permite movimentar os elementos químicos de forma mais dinâmica, facilitando o acesso de todos à interface e permitindo reações mais eficientes, ideais para catálise“. Essa capacidade permite uma produção de amônia mais eficiente, com menor necessidade de pressão e energia.
Uma solução mais barata e acessível
Além da eficiência energética, o novo método apresenta vantagens econômicas. Os catalisadores baseados em cobre e gálio são significativamente mais baratos e abundantes que o rutênio, metal precioso usado comumente no processo Haber-Bosch.
O gálio, por sua vez, é responsável por decompor o nitrogênio, enquanto o cobre atua na divisão do hidrogênio, criando uma sinergia entre os dois elementos que torna o processo ainda mais eficiente.
Daeneke explica: “Basicamente, encontramos uma forma de aproveitar a sinergia entre os dois metais, melhorando sua atividade individual”. Essa inovação não apenas reduz custos, mas também torna o processo mais acessível para uma ampla gama de indústrias.
Potencial de escalabilidade e impacto na energia limpa
Um dos aspectos mais promissores dessa inovação é sua escalabilidade. Enquanto o processo Haber-Bosch é viável apenas em grandes instalações, o novo método desenvolvido pela equipe australiana pode ser aplicado tanto em larga escala quanto em produções descentralizadas.
Isso abre a possibilidade de que amônia seja fabricada em pequenas instalações solares, reduzindo custos de transporte e as emissões associadas.
Além de sua aplicação no setor de fertilizantes, essa tecnologia poderá desempenhar um papel fundamental na transição para fontes de energia mais limpas, especialmente no contexto da economia do hidrogênio. A amônia é vista como uma alternativa eficiente e segura para transportar hidrogênio, que pode ser utilizado como fonte de energia limpa.
Entretanto, as técnicas atuais de produção de amônia ainda são poluentes. Com essa nova abordagem, seria possível combinar a produção de “amônia verde” com tecnologias de hidrogênio, criando um ciclo mais sustentável de transporte e uso de energia limpa.
Próximos passos e desafios
Embora os resultados iniciais sejam promissores, a equipe de pesquisa ainda enfrenta desafios na transição do laboratório para a escala industrial.
O próximo passo é desenvolver sistemas que operem sob pressões ainda mais baixas, tornando a tecnologia viável para uma gama maior de indústrias. A equipe também está em busca de parcerias para ajudar a escalar essa tecnologia revolucionária.
A pesquisa foi apoiada pelo Australian Research Council e pelo Australian Synchrotron, com análise molecular avançada realizada nas instalações de microscopia e microanálise da RMIT e no Central Analytical Research Facility da QUT. A expectativa é que essa inovação possa revolucionar a produção de amônia, reduzindo custos e emissões de carbono em um futuro próximo.
