Los agricultores dependen del amoniaco como fertilizante para sus cultivos
Pattie Calfy/Imágenes Getty
Una técnica respetuosa con el medio ambiente convierte las aguas residuales en amoniaco y subproductos inocuos mediante un reactor químico de varias cámaras. La alternativa sostenible requiere mucha menos energía que el método convencional para producir esta sustancia química crucial.
La agricultura, los sistemas de refrigeración, el papel, los productos de limpieza y otras industrias utilizan cientos de millones de toneladas de amoniaco cada año. Para producir esa cantidad de producto químico se utiliza aproximadamente el 2 por ciento energía consumo total de energía y contribuye con el 1,4 por ciento del consumo mundial emisiones de dióxido de carbono.
Parte de este costo ambiental se debe a la forma convencional de producir amoniaco, que requiere altas temperaturas y presiones. Para que la producción de amoniaco sea más sostenible, Feng Yang Chen En la Universidad Rice de Texas, sus colegas querían reemplazar esa técnica con un reactor a temperatura ambiente.
Su reactor absorbe agua mezclada con nitratos, compuestos de nitrógeno que se encuentran a menudo en aguas residualescomo las aguas residuales industriales o los vertidos agrícolas contaminados con fertilizantes a base de nitrógeno. Después de que el agua con nitratos entra en la primera de las tres cámaras, unos electrodos, similares a los que se encuentran en las baterías, crean una reacción electroquímica que transforma el líquido en tres componentes: solo el amoniaco permanece en la primera cámara del reactor, mientras que el agua purificada fluye por la segunda y el oxígeno pasa a la tercera.
Porque amoníaco Contiene únicamente nitrógeno e hidrógeno, por lo que esta reacción electroquímica no requiere ningún otro ingrediente que las aguas residuales. Y el agua purificada que produce es lo suficientemente limpia como para cumplir con las normas de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Para agua potable.
Chen dice que se han probado reactores similares antes, pero los electrodos no podían mezclar cargas a un voltaje suficiente para que la reacción funcionara, a menos que muchas sales Se añadieron sales a las aguas residuales. Él y sus colegas hicieron que su dispositivo fuera más práctico al llenar la cámara intermedia con un material poroso que cumple la función de esas sales, de modo que las aguas residuales se puedan introducir directamente en el reactor sin aditivos.
En experimentos con muestras de agua que tenían concentraciones realistas de nitratos, el reactor procesó 100 mililitros en aproximadamente una hora y siguió funcionando bien durante 10 días seguidos. Su rendimiento es similar al de los diseños de reactores anteriores, más complicados.
El equipo sólo ha probado el reactor en el laboratorio utilizando agua rica en nitratos, no muestras reales de aguas residuales, que contienen más que sólo nitratos, dice Chen. Pero los investigadores con el tiempo imaginan que las empresas y granjas locales utilicen estos reactores para reciclar las aguas residuales, en lugar de enviarlas a plantas de tratamiento lejanas que desperdician su potencial para producir amoníaco.
En el mejor de los casos, una granja podría tener su propio reactor, alimentado por energía solar o eólica. Los agricultores podrían hacer pasar las aguas residuales locales por el dispositivo y, de inmediato, reutilizar el amoniaco Se había extraído como combustible o fertilizante.
“Todavía estamos en el nivel de investigación académica, pero este es mi máximo sueño”, dice Chen.
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