Pesquisadores descobrem método inovador para produção de amônia, matéria-prima de fertilizantes

Pesquisadores descobrem método inovador para produção de amônia, matéria-prima de fertilizantes

Estudo demonstrou a viabilidade de obtenção da substância a partir de reação de conversão do gás N2 a NH3, na presença de luz visível.

Pesquisadores do Laboratório de Eletroquímica (LEMA) do Centro de Ciências Exatas (CCE) da UEL conseguiram desenvolver um método inédito de produção de amônia, matéria-prima fundamental para as indústrias de fertilizantes, farmacêutica e química. A nova metodologia permite produzir a substância em condições normais de temperatura e pressão, de forma bem mais simples que o processo tradicional, conhecido como método de Haber Bosch, que utiliza uma grande quantidade de energia, catalisadores de custo elevado, gera muitos poluentes e exige uma complexa planta industrial. A metodologia nova, batizada de Metal Organic Framwork (MOF), se baseia em um sistema fotoeletroquímico, dispensa grandes equipamentos, portanto é mais barata, além de ser um processo sustentável.

A inovação foi publicada em maio passado na conceituada revista Applied Materials Today (editada pela Elsevier), de autoria do doutorando do Programa de Pós-Graduação em Química da UEL, Luan Pereira de Camargo. O processo representa a dissertação de mestrado de Luan, orientada pelo professor do Departamento de Química, Luiz Henrique Dall Antonia.

Para se ter uma ideia da importância desta descoberta, baratear a amônia pode representar custos infinitamente menores para a indústria mundial, que necessita dessa matéria prima para abastecer setores fundamentais. No artigo, Luan contextualiza que 80% da produção mundial de amônia – algo em torno de 200 milhões de toneladas/ano – são direcionadas para a poderosa indústria de fertilizantes agrícolas.

Para efeito de comparação, esse número equivale à produção brasileira de grãos por ano. O Brasil, considerado entre os maiores produtores mundiais de alimentos, importa 1 milhão de toneladas da matéria prima para a produção de fertilizantes, largamente utilizados nas lavouras de grãos e de demais culturas.

“Conseguimos entender o processo científico, a meta agora é desenvolver em larga escala, um desafio de engenharia”, explica Luan. Segundo ele a pesquisa teve início em 2019. Durante o mestrado, ele estudou uma nova classe de materiais, denominados redes metais orgânicas, especificamente o material MOF-235 feito à base de ferro, material abundante e mais barato. Os estudos demonstraram a viabilidade de obtenção de amônia a partir de uma reação de conversão do gás N2 a NH3, catalisada na presença de luz visível, utilizando a MOF-235 em um sistema fotoeletroquímico.

De acordo com o professor Luiz Henrique, a reação se demonstrou interessante quando comparada aos procedimentos tradicionais de obtenção de amônia em escala industrial, o que possibilitaria a obtenção de amônia em praticamente qualquer localização, com custo menor, facilidade de armazenamento e de forma menos poluente. “Este estudo abre caminho para futuras aplicações tecnológicas do material, como uma abordagem alternativa ao processo comumente utilizado hoje, que demanda grande consumo energético e plantas industriais de alto custo”, detalha o professor.

Luan Pereira de Camargo e Luiz Henrique Dall Antonia. Pesquisa abre caminhos para futuras aplicações tecnológicas da amônia para produção de fertilizantes.
Luan Pereira de Camargo e Luiz Henrique Dall Antonia. Estudo abre caminhos para futuras aplicações tecnológicas do material como alternativas aos processos atuais (Agência UEL)

Internacionalização

Em janeiro do próximo ano, Luan inicia um período de estudos na conceituada Escola Politécnica de Montreal, afiliada à Universidade de Montreal, em Quebec, no Canadá, considerada referência na pesquisa das engenharias. O doutorando foi contemplado no edital Emerging Leaders of America Programme (ELAP), programa do governo do Canadá que oferta bolsas a estudantes estrangeiros. O resultado foi divulgado no mês passado.

Luan vai trabalhar juntamente com outros pesquisadores da área de Engenharia Física, dedicada ao melhoramento de processos tecnológicos, orientado pela pesquisadora Clara Santato. Ele explica que o durante esse período pretende juntar a experiência da síntese de materiais, desenvolvida no Laboratório de Eletroquímica da UEL, com a expertise dos pesquisadores do Canadá, especializados em biopolímeros à base de material orgânico para o desenvolvimento de biodispositivos usáveis (wearable displays) – dispositivos tecnológicos usados como acessórios.

“Vamos levar a síntese do material que temos e juntar com a expertise deles, em óxidos e polímeros”, detalha o doutorando. Luan deverá ser o segundo brasileiro a integrar esse grupo de pesquisa da Escola Politécnica de Montreal. A expectativa é trazer de lá um conhecimento aplicado do que foi produzido até agora. “As pesquisas vão nos permitir obter dispositivos em escalas e abrir caminho para colaboração internacional entre nosso grupo de pesquisa aqui na UEL com as do Canadá”, conclui.   

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