Uma equipe na China desenvolveu um catalisador capaz de transformar poluição por nitrato de águas residuais agrícolas e industriais em amônia, componente químico central do fertilizante ureia, com eficiência quase três vezes superior à dos catalisadores convencionais.
O estudo foi publicado em 18 de março no Journal of the American Chemical Society, onde foi destacado na capa da revista.
A inovação abre caminho para uma tecnologia de baixo consumo energético que converte resíduos em recursos e que pode, no futuro, fortalecer a cadeia de suprimento de fertilizantes da China.
Han Lili e seus colegas do Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, da Chinese Academy of Sciences, utilizaram aprendizado profundo para treinar um modelo de inteligência artificial capaz de identificar pares de metais com altas taxas de emparelhamento.
A equipe criou 14 catalisadores de átomos duplos precisamente projetados, com ingredientes que incluem elementos de terras raras como ítrio, escândio, lantânio, cério, samário, európio, érbio e itérbio.
As cargas metálicas do catalisador atingiram níveis sem precedentes, entre 12,8 e 30,7 por cento em peso, um salto de mais de quatro vezes em relação ao padrão anterior.
Quando a equipe utilizou esses catalisadores para eletrolisar água contaminada com nitrato, a abundância de sítios metálicos ativos elevou a produção de amônia a 2,7 vezes o nível obtido por catalisadores comuns.
Segundo a fonte, o nitrato proveniente de campos agrícolas e plantas industriais é um gatilho notório para proliferação de algas e zonas mortas em cursos d’água. A redução eletroquímica pode desintoxicar esse nitrato à temperatura ambiente, convertendo-o em amônia inofensiva.
Essa amônia, por sua vez, é o intermediário crítico para a ureia, o fertilizante nitrogenado dominante no mundo. Virtualmente toda a ureia produzida hoje é fabricada pelo processo Bosch-Meiser, que combina amônia com dióxido de carbono, uma rota de produção que depende quase exclusivamente de gás natural.
Essa dependência estreita do gás tem abalado recentemente os mercados globais de fertilizantes. Boa parte do comércio mundial de ureia flui do Oriente Médio, onde o Estreito de Hormuz atua como um ponto de estrangulamento perene.
Segundo reportou a emissora estatal chinesa CCTV, a Índia, segundo maior comprador de ureia do mundo, foi forçada em abril a adquirir 2,5 milhões de toneladas de ureia a quase o dobro do preço pago apenas dois meses antes.
A China, por outro lado, manteve sua produção doméstica de fertilizantes estável ao depender de uma rota baseada em carvão: carvão, vapor e nitrogênio reagem em alta temperatura e pressão para produzir amônia e dióxido de carbono, que são então combinados em ureia.
Contudo, seja a matéria-prima carvão ou gás, o processo de fabricação de amônia permanece altamente intensivo em energia.
Uma forma barata e eficiente de extrair amônia de nitrato residual não substituiria as megaplantas da noite para o dia, mas poderia fornecer uma tecnologia de apoio valiosa que tornaria a segurança de fertilizantes da China ainda mais resiliente.
Fonte: SCMP