es.wedoany.com Noticia: Un equipo de científicos alemanes ha desarrollado un método de producción de catalizadores que, mediante síntesis asistida por campo magnético, triplica la producción de amoníaco en el proceso de conversión electroquímica de nitratos, ofreciendo una nueva vía técnica para la descarbonización de la producción de fertilizantes.
Investigadores del Helmholtz-Zentrum Berlin y de la Universidad de Colonia aplicaron un campo magnético de 1 tesla durante la síntesis del electrocatalizador de ferrita de cobalto (CoFe₂O₄), mejorando significativamente su capacidad para convertir nitratos en amoníaco. Los resultados se han publicado en la revista Advanced Functional Materials.
El estudio se centra en una alternativa al tradicional proceso Haber-Bosch, un método industrial de producción de amoníaco con más de un siglo de antigüedad, que actualmente consume entre el 1% y el 2% de la energía global y genera casi el 1% de las emisiones anuales de gases de efecto invernadero. La reducción electroquímica de nitratos, al requerir un consumo energético relativamente menor y poder tratar el exceso de contaminación por nitratos derivado de la agricultura intensiva, se perfila como una nueva ruta de investigación.
Los resultados muestran que el catalizador sintetizado bajo campo magnético produce tres veces más amoníaco que el mismo material fabricado sin campo magnético. Los investigadores atribuyen esta mejora a que el campo magnético modifica la estructura superficial del catalizador y estabiliza los iones de cobalto catalíticamente activos, aumentando así la eficiencia de la reducción de nitratos e inhibiendo la reacción secundaria competitiva de generación de hidrógeno.
El catalizador de mejor rendimiento fue el CoFe₂O₄ sintetizado bajo un campo magnético de 1 tesla, cuya producción de amoníaco fue 22 veces superior a la de un catalizador de óxido de hierro preparado con un método similar, lo que resalta el papel clave del cobalto en la reacción. Las simulaciones computacionales confirmaron la coherencia entre los fenómenos observados y el mecanismo propuesto: el cobalto reduce la barrera cinética en el proceso de reducción de nitratos y minimiza las reacciones secundarias no deseadas.
Los investigadores señalan que este método ofrece una solución escalable para diseñar electrocatalizadores más eficientes. A diferencia de algunos procesos que requieren la aplicación continua de un campo magnético, en este método el campo solo se utiliza durante la fase de fabricación del catalizador, mientras que la producción de amoníaco no necesita mantenerlo.
El estudio sugiere que el campo magnético podría convertirse en una herramienta adicional, al igual que la temperatura y la presión, para ajustar las propiedades de los catalizadores a nivel atómico, lo que podría acelerar el desarrollo de tecnologías de próxima generación para la producción sostenible de productos químicos y fertilizantes.
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