Pesquisa brasileira avança em rota mais sustentável para produção de amônia

Uma pesquisa desenvolvida no Brasil avançou na busca por alternativas mais sustentáveis para a produção de amônia a partir de nitrato, composto essencial para a fabricação de fertilizantes à base de nitrogênio e que ganha espaço como possível vetor para transporte de hidrogênio de baixo carbono.

Cientistas avaliaram o desempenho, ao longo do tempo, de um material utilizado como "eletrocatalisador" em um processo capaz de transformar nitrato em amônia em condições ambientes.

Os resultados podem contribuir para tornar essa rota de produção mais eficiente e estável em um momento em que o transporte deste tipo de matéria-prima está condicionado a variantes externas como guerras e preço do petróleo.

O estudo foi publicado na revista científica ACS Applied Materials & Interfaces e contou com apoio da Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), que divulgou o trabalho dos pesquisadores nesta quinta-feira (27).

Atualmente, a maior parte da amônia produzida no mundo utiliza o processo "Haber-Bosch", que demanda altas temperaturas e pressões e tem elevado consumo energético. Segundo os pesquisadores, o método responde por cerca de 2% das emissões globais de gases de efeito estufa e entre 1% e 2% do consumo mundial de energia.

A busca por alternativas tem importância especialmente para o setor de fertilizantes.

Uma das alternativas estudadas é a chamada reação de redução de nitrato. Diferentemente do processo convencional, ela pode ser realizada em temperatura e pressão ambientes e alimentada por eletricidade proveniente de fontes renováveis.

O processo ainda oferece uma segunda vantagem ambiental: utiliza como matéria-prima o nitrato, considerado um poluente de ambientes aquáticos, e o converte em amônia por meio de uma série de reações eletroquímicas.

Para avaliar a viabilidade da tecnologia, os pesquisadores estudaram nanoplacas de óxido de cobalto para testar reações e como o material se comporta.

Parte dos cientistas estão ligados ao Programa de Hidrogênio de Baixo Carbono do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE).

O CINE é um Centro de Pesquisa Aplicada constituído pela FAPESP e pela Shell e sediado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Universidade de São Paulo (USP) e Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

“Mais do que apenas confirmar os dados práticos, a teoria nos permitiu investigar a fundo as mudanças, revelando exatamente quais características eletrônicas são responsáveis por essa performance”, explica Marionir Castelo Branco, pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Química de São Carlos da USP e integrante do CINE.

De acordo com a metodologia do estudo, os testes foram realizados a partir de reações eletroquímicas nas quais o íon nitrato (NO 3 - ) recebe elétrons e prótons enquanto perde oxigênio. No final da reação, o nitrato – composto considerado poluente em ambientes aquáticos pela Organização Mundial da Saúde (OMS) – é transformado em amônia.

Para torná-lo viável, são necessários eletrocatalisadores estáveis. "Eletrocatalisadores são materiais que facilitam reações eletroquímicas que ocorrem na superfície de um eletrodo, tornando-as mais rápidas e energeticamente eficientes. O eletrocatalisador não é consumido nas reações, porém pode ter a sua estrutura alterada, impactando a sua performance", explica a Fapesp.

Assim, o material foi preparado como uma espécie de tinta e aplicado sobre uma superfície de carbono. O conjunto formou o eletrodo usado pelos pesquisadores para testar a conversão de nitrato em amônia.

Os resultados mostraram que o envelhecimento modifica a superfície do material e pode tornar o eletrocatalisador mais produtivo. Com isso, a velocidade de produção de amônia aumenta depois das alterações provocadas pelo uso.

Publicado originalmente por CNN Brasil. Leia a matéria completa em https://www.cnnbrasil.com.br/agro/pesquisa-brasileira-avanca-em-rota-mais-sustentavel-para-producao-de-amonia/.