El compuesto de amoníaco como base del futuro de la energía sostenible
El compuesto de amoníaco puede convertirse en la base del futuro de la energía sostenible. Pero hasta hace poco, la producción de amoníaco consumía mucha energía.
En el núcleo de cada fábrica de amoníaco hay reactores de acero que todavía utilizan una receta centenaria para producir amoníaco: el proceso Haber-Bosch.
La receta implica generar hasta 250 atmósferas de presión para dividir el enlace químico que mantiene unidas las moléculas de nitrógeno y luego combinar los átomos con hidrógeno para producir amoníaco.
En 2018, Douglas MacFarlane, profesor de química en la Universidad de Monash en Australia, desarrolló pilas de combustible que pueden transformar la electricidad renovable en amoniaco. Las pilas de combustible normalmente utilizan la energía almacenada en enlaces químicos para producir electricidad. Las pilas de combustible de MacFarlane funcionan a la inversa, produciendo combustible libre de carbono a partir de la electricidad.
“Esto es inhalar nitrógeno y exhalar amoníaco”, dijo MacFarlane, mostrando su celda de combustible. Es casi del tamaño de un disco de hockey y está revestido de acero inoxidable. Dos tubos de plástico en la parte trasera de la celda la alimentan con gas nitrógeno y agua. Tiene un cable de alimentación para la electricidad y un tercer tubo en la parte delantera que exhala amoniaco silenciosamente.
Aprovechar el potencial del amoníaco como combustible libre de carbono
El amoníaco es un gas incoloro, picante e irritante. El cuerpo humano produce amoníaco, que es esencial para crear proteínas y otras moléculas complejas. En la naturaleza, el suelo también produce amoníaco a través de procesos bacterianos. La descomposición de materia orgánica como plantas y animales también produce amoníaco.
La mayor parte del amoníaco producido en todo el mundo se utiliza como fertilizante. Las plantas necesitan nitrógeno para crecer y dar frutos y el amoníaco proporciona ese nitrógeno en una forma más biológicamente disponible.
Empresas de todo el mundo producen anualmente amoníaco por valor de 60.000 millones de dólares, principalmente como fertilizante. Sin embargo, el método actual utilizado para producir amoníaco, el proceso Haber-Bosch, ha cambiado muy poco desde su desarrollo a principios del siglo XX. Consume grandes cantidades de combustibles fósiles y contamina el aire.
Las celdas de combustible inversas de MacFarlane podrían permitir que los fabricantes de amoníaco eliminen por completo esta técnica que consume mucha energía y que dañan el medio ambiente y produzcan amoníaco de manera más eficiente en el proceso.
Pero las pilas de combustible de MacFarlane pueden hacer más que solo ayudar a los agricultores a cultivar alimentos. Al convertir la electricidad renovable del sol y el viento en un gas rico en energía que se puede enfriar y exprimir fácilmente en un combustible líquido, las celdas efectivamente «embotellan» la luz del sol y el viento, convirtiéndolos en productos básicos que pueden enviarse a todo el mundo.
El combustible sin carbono embotellado se puede volver a convertir en electricidad o gas hidrógeno para propulsar automóviles. Y la mejor parte del combustible es que es ecológico. “El amoníaco líquido es energía líquida”, dijo MacFarlane. «Es la tecnología sostenible que necesitamos».
La investigación también indica que la densidad de energía por volumen del amoníaco es casi el doble que la del hidrógeno líquido, su principal competidor como combustible alternativo verde. El amoníaco también es mucho más fácil de enviar y distribuir. «Puede almacenarlo, enviarlo, quemarlo y convertirlo de nuevo en hidrógeno y nitrógeno», dijo Tim Hughes, investigador de almacenamiento de energía en Siemen, una empresa de fabricación con sede en Inglaterra. «En muchos sentidos, es ideal».
Dado el potencial del amoníaco como combustible limpio, sostenible y libre de carbono, los expertos ahora están trabajando hacia una visión de una «economía de amoníaco«. Y Australia se está posicionando al frente de esos esfuerzos.
Para empezar, los paisajes antiguos y áridos de Australia son un terreno fértil para un nuevo crecimiento. Además, Australia recibe más luz solar por metro cuadrado que casi cualquier otro país. Sus costas sur y oeste también son azotadas por fuertes vientos. En general, el país cuenta con un potencial de energía renovable de 25.000 gigavatios.
Y si los científicos aprovechan esta recompensa renovable, el amoníaco podría convertirse en la forma más dominante de energía renovable y transportable en el futuro.
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