Uma equipa de investigação da Universidade Nacional de Singapura desenvolveu recentemente um catalisador de platina de átomo único, capaz de inflamar amônia a uma baixa temperatura de cerca de 215°C e manter uma combustão estável a uma alta temperatura de 1100°C, mantendo simultaneamente as emissões de óxidos de azoto num nível muito baixo. Este resultado oferece uma potencial solução de energia térmica livre de carbono para indústrias de elevadas emissões, como as do aço, cimento e química. A investigação relacionada foi publicada na revista académica Joule.
A amônia, como combustível livre de carbono, pode ser sintetizada a partir do ar, água e eletricidade renovável, sendo fácil de armazenar e transportar na forma líquida. No entanto, a combustão da amônia apresenta defeitos inerentes, como uma alta temperatura de ignição, baixa velocidade de chama e facilidade em gerar óxidos de azoto a altas temperaturas, o que dificulta a sua utilização como combustível alternativo pela indústria pesada a longo prazo. A equipa de investigação, coliderada pelo Professor Ning Yan do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular e pelo Professor Assistente Qian He do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Nacional de Singapura, propôs a via técnica de "combustão catalítica de amônia a alta temperatura", resolvendo os problemas acima mencionados através de um catalisador concebido a nível atómico.
A equipa de investigação dispersou e ancorou átomos individuais de platina num suporte de alumina reforçado com zircónia. Esta estrutura impede a aglomeração dos átomos metálicos a altas temperaturas, permitindo que o catalisador mantenha a estabilidade estrutural em ambientes acima de 1000°C. Testes laboratoriais mostram que o catalisador pode inflamar amônia a cerca de 215°C, muito abaixo da temperatura superior a 500°C necessária para a combustão convencional, e operou continuamente por mais de 80 horas a 1100°C, alcançando a conversão completa das moléculas de amônia, com emissões de óxidos de azoto de apenas cerca de 50 ppm.
O Professor Assistente Qian He afirmou: "A indústria pesada precisa de energia térmica de alta qualidade, não apenas de gases de escape limpos. O nosso objetivo é alcançar dois benefícios de uma só vez: tornar a amônia mais fácil de inflamar e, ao mesmo tempo, manter baixas emissões de óxidos de azoto durante a operação a alta temperatura." Yankun Du, primeiro autor do artigo, salientou: "A amônia tem sido vista como um combustível de baixo carbono muito promissor, mas para concretizar a sua aplicação, é necessário resolver um problema químico de longa data. O nosso catalisador demonstra que é possível libertar a energia da amônia de forma limpa e fiável."
O próximo passo da equipa de investigação é realizar testes em escala piloto com o apoio do Centro de Inovação em Hidrogénio da Universidade Nacional de Singapura, testando o desempenho do catalisador em equipamentos reais, como queimadores industriais, turbinas a gás ou reatores de alta temperatura, para impulsionar a tecnologia em direção à industrialização.
Detalhes da publicação: Yankun Du et al., Single-atom catalysts enable catalytic ammonia combustion at 1,100°C, Joule (2025). Informação da revista: Joule