Sostenibilità: produrre idrogeno e fertilizzante con un unico processo

Roma – Un team di ricerca dell’University Alliance Ruhr, Germania, ha scoperto un catalizzatore che può essere utilizzato per convertire l’ammoniaca in idrogeno e nel precursore dei fertilizzanti nitrito. I loro risultati sono stati pubblicati su Angewandte Chemie International Edition. La produzione di idrogeno e la produzione di fertilizzanti sono stati finora processi chimici separati. Con il nuovo approccio, il team della Ruhr University Bochum e dell’Università di Duisburg-Essen ha dimostrato che i due possono essere combinati su scala di laboratorio. L’idrogeno può essere prodotto scindendo l’acqua (H2O) in idrogeno (H2) e ossigeno (O2) utilizzando energia elettrica. Per rendere sostenibile questo processo, l’energia dovrebbe provenire da fonti rinnovabili. “Questo può essere fatto solo in un paese in cui c’è molto spazio per l’energia eolica e molto sole per il fotovoltaico, ad esempio in Namibia”, spiega Wolfgang Schuhmann, uno degli autori. Per costruire un’economia basata sull’idrogeno in Germania, l’idrogeno stesso deve quindi essere importato da paesi lontani. Il nocciolo della questione è che è necessaria molta energia per liquefare l’idrogeno per il trasporto, poiché diventa liquido solo a temperature estremamente basse di meno 253 gradi Celsius o ad alte pressioni. Concetti alternativi prevedono quindi la conversione dell’idrogeno in ammoniaca nel sito di produzione, poiché questa diventa liquida a meno 33 gradi Celsius. Ha anche una densità energetica più elevata. “Una cisterna piena di ammoniaca liquida trasporterebbe circa 2,5 volte più energia di una cisterna piena di idrogeno liquido”, spiega Schuhmann. L’ammoniaca dovrebbe poi essere riconvertita in idrogeno nel punto di utilizzo. Ciò avviene solitamente utilizzando la reazione inversa di Haber-Bosch, in cui l’ammoniaca (NH3) viene convertito in azoto (N2) e idrogeno (H2). Dei due prodotti, però, solo l’idrogeno può essere utilizzato in modo redditizio. “Abbiamo quindi avuto l’idea di combinare la reazione inversa di Haber-Bosch con una seconda elettrolisi dell’acqua per produrre un prodotto che può essere facilmente utilizzato per la produzione di fertilizzanti, come nitrito o nitrato, al posto dell’azoto”, spiega Ieva Cechanaviciute coautrice dello studio. In questa reazione, l’ammoniaca (NH3) e acqua (H2O) vengono consumati per produrre nitriti (NO2-) e idrogeno (H2). Contrariamente alla reazione inversa di Haber-Bosch, la produzione di idrogeno viene raddoppiata e al posto dell’azoto non utilizzabile viene prodotto principalmente nitrito, che può essere ulteriormente trasformato in fertilizzante. Per la reazione, il team ha utilizzato elettrodi a diffusione di gas in cui l’ammoniaca può essere immessa come gas. “Il nostro lavoro dimostra che il nostro concept può funzionare in linea di principio”, riassume Wolfgang Schuhmann. “Ma siamo ancora lontani dall’implementazione tecnica su scala industriale”. (30science.com)