Nova técnica de produção de amônia reduz impacto climático da indústria

A produção de amônia, base dos fertilizantes que sustentam grande parte da agricultura mundial, está no centro de um dos maiores desafios ambientais da indústria química. Enquanto a demanda global por alimentos cresce aceleradamente, cientistas buscam alternativas para substituir um processo industrial responsável por elevadas emissões de carbono e intenso consumo de combustíveis fósseis. Um estudo conduzido por pesquisadores da Universidade McMaster, no Canadá, apresenta uma rota considerada mais eficiente e sustentável para fabricar amônia a partir de nitrato, substância frequentemente associada à poluição hídrica.

Atualmente, a principal técnica utilizada pela indústria é o processo Haber-Bosch, criado no início do século 20. O método revolucionou a produção agrícola ao permitir a fabricação em larga escala de fertilizantes nitrogenados, mas cobra um alto preço ambiental. O sistema depende de temperaturas entre 400 °C e 500 °C, exige grande quantidade de energia e responde por cerca de 2% das emissões globais de dióxido de carbono, além de consumir parcela semelhante da energia fóssil utilizada no planeta.

A nova pesquisa propõe uma mudança significativa nesse cenário. Em vez de recorrer ao modelo convencional, a equipe desenvolveu um sistema eletroquímico capaz de converter nitrato em amônia utilizando eletricidade de fontes renováveis. O nitrato, frequentemente encontrado em águas contaminadas por resíduos agrícolas e industriais, passa a ser tratado como matéria-prima para um produto essencial à agricultura.

Os pesquisadores analisaram quatro versões de catalisadores à base de ferro, cada uma contendo composições diferentes para acelerar a reação química. O trabalho utilizou a infraestrutura do Canadian Light Source, centro de pesquisa localizado na Universidade de Saskatchewan, onde técnicas avançadas de espectroscopia de absorção de raios X ajudaram a revelar o comportamento dos materiais durante o processo.

A investigação mostrou que o desempenho do sistema depende fortemente das propriedades da superfície dos catalisadores. Os cientistas identificaram que o material ideal precisa facilitar simultaneamente a transferência de elétrons e o acesso da água ao catalisador, dois fatores fundamentais para aumentar a eficiência da conversão do nitrato em amônia.

Além da possibilidade de reduzir emissões climáticas, a tecnologia abre espaço para novas estratégias de tratamento de poluentes presentes em rios e reservatórios. O reaproveitamento do nitrato pode contribuir para diminuir impactos ambientais associados à contaminação da água e ao excesso de nutrientes em ecossistemas aquáticos.

Segundo estimativas da Agência Internacional de Energia Renovável, a produção mundial de amônia deverá quadruplicar até 2050 para atender à demanda alimentar de uma população em crescimento. Esse cenário amplia a pressão por soluções industriais menos dependentes de carvão, petróleo e gás natural.

A próxima etapa da pesquisa será testar o método em condições industriais reais, avaliando o desempenho da tecnologia em larga escala. Os pesquisadores afirmam que esses experimentos poderão estabelecer as bases para sistemas sustentáveis de produção de amônia voltados à futura transição energética da indústria química.

O estudo foi publicado no Journal of the American Chemical Society.