Un equipo de científicos de la UNSW Sydney crean un «sistema de emisión cero» que convierte aguas residuales en amoniaco, bajo la estructura de una «hoja artificial». Este logro es posible gracias a la adaptación de un panel solar, modificándolo en un dispositivo de producción de amoníaco.
La estructura de la «hoja artificial»
Hoy en día, la producción de amoníaco es beneficiosa para la agricultura a nivel mundial, pero su fabricación es altamente dañina, por el alto costo ambiental que requiere. Por ello, el profesor Xiaojing Hao y la profesora Rose Amal de UNSW Scientia han liderado un equipo que desarrolló método para producir iones de amonio a partir de aguas residuales que contienen nitrato, utilizando un panel solar especializado. Este dispositivo, con forma de «hoja artificial», ha sido descrito en un artículo publicado en la revista Journal of Energy and Environmental Science.
[post_relacionado]El proceso es conocido como fotoelectrocatalítico (PEC), el cual está basado en una capa delgada y nanoestructurada de hidróxido de cobre y cobalto que funciona como catalizador, facilitando la reacción química necesaria para transformar las aguas residuales en nitrato de amonio. Un prototipo de este sistema, instalado en el edificio Tyree Energy Technologies de la UNSW, ha demostrado su capacidad para producir amonio suficiente para fertilizar una pequeña parcela de tierra, abriendo la puerta a futuras aplicaciones a mayor escala.
El equipo de investigación, que incluye al autor principal del artículo Chen Han y al Dr. Jian Pan, ha logrado avances positivos con este sistema de «hoja artificial». A pesar de que el proyecto sigue en fases iniciales de desarrollo, los resultados apuntan a una solución que podría reducir las emisiones de gases contaminantes, asociados a la producción de amoníaco.
¿Cómo funciona la producción de amoniaco?
La profesora Amal subraya que la producción de amoníaco requiere temperaturas extremadamente altas, de entre 400 y 500 grados Celsius, y presiones elevadas, lo que históricamente ha dependido del uso de combustibles fósiles. Ahora bien, este nuevo sistema de producción opera bajo condiciones ambientales normales, utilizando únicamente luz solar y aguas residuales que contienen nitrato.
El objetivo es la descentralización de la producción de amonio, un aspecto innovador de esta tecnología. La profesora Amal sugiere que este sistema podría implementarse a pequeña escala en áreas agrícolas, permitiendo la producción de fertilizantes directamente en el lugar, lo que además reduciría las emisiones de CO₂ relacionadas con el transporte.
Al igual que en la fotosíntesis natural, donde las plantas convierten la luz solar en energía, el panel solar en este proceso PEC actúa como una hoja artificial, utilizando la luz solar para convertir las aguas residuales en nitrato de amonio, un compuesto vital para la fertilización agrícola.
La perspectiva en la producción del amoniaco
Chen Han, autor principal del estudio, resalta este avance, como el resultado de una colaboración interdisciplinaria entre la Escuela de Ingeniería Fotovoltaica y de Energías Renovables y la Escuela de Ingeniería Química de la UNSW. Entre sus palabras, Han detalla que han desarrollado un catalizador nanoestructurado de alta eficiencia, integrándolo en un panel solar de silicio, lo que ha permitido un proceso altamente efectivo para producir amoníaco y otros productos de valor añadido a partir de desechos químicos y energía solar.
Por otra parte, la profesora Amal señaló la importancia de filtrar las aguas residuales antes de convertirlas, asegurando que estén libres de materias orgánicas y partículas, lo cual es un paso previo necesario para el proceso de conversión en amonio. No obstante, una vez que el amonio se ha generado, el agua residual tratada podría tener aplicaciones útiles en la agricultura.
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Fuente y foto: UNSW Sydney