Grupo da UFSCar descreve método barato e ambientalmente amigável para produzir amônia

Pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais converteram nitrogênio em amônia usando um material semicondutor ativado por luz solar. Técnica gasta menos energia que o processo tradicionalmente empregado para obter a substância, usada principalmente como fertilizante agrícola

Agência FAPESP* – 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.

A técnica foi descrita em artigo 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).

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.

O estudo contou com financiamento da FAPESP por meio de outros seis projetos (18/02950-0, 17/21365-8, 18/26005-2, 18/16401-8, 14/50249-8 e 17/11986-5)

O artigo Ammonia production from nitrogen under simulated solar irradiation, low overpotential, and mild conditions pode ser lido em: http://cdmf.org.br/2022/05/12/ammonia-production-from-nitrogen-under-simulated-solar-irradiation-low-overpotential-and-mild-conditions/.

* Com informações da Assessoria de Comunicação do CDMF.