Cientistas alemães aumentam produção de amônia em três vezes com síntese de catalisador assistida por campo magnético

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de cientistas alemães desenvolveu um método de produção de catalisadores que, por meio da síntese assistida por campo magnético, triplica a produção de amônia no processo de conversão eletroquímica de nitrato, oferecendo uma nova abordagem técnica para a descarbonização da produção de fertilizantes.

Pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Berlin e da Universidade de Colônia (University of Cologne) aplicaram um campo magnético de 1 Tesla durante a síntese do eletrocatalisador de ferrita de cobalto (CoFe₂O₄), resultando em uma melhora significativa no desempenho do material para converter nitrato em amônia. Os resultados foram publicados na revista Advanced Functional Materials.

O estudo foca em uma alternativa ao tradicional processo Haber-Bosch, um método industrial de produção de amônia com mais de um século de existência, que atualmente consome cerca de 1% a 2% da energia global e gera aproximadamente 1% das emissões anuais de gases de efeito estufa. A redução eletroquímica de nitrato, por ter um consumo energético relativamente menor e poder tratar o excesso de poluição por nitrato proveniente da agricultura intensiva, tornou-se uma nova rota explorada por cientistas.

Os resultados da pesquisa mostram que o catalisador sintetizado sob campo magnético produziu três vezes mais amônia do que o mesmo material fabricado na ausência de campo magnético. Os pesquisadores acreditam que o campo magnético alterou a estrutura superficial do catalisador e estabilizou os íons de cobalto cataliticamente ativos, aumentando assim a eficiência da redução de nitrato e suprimindo a reação paralela competitiva de produção de hidrogênio.

O catalisador de melhor desempenho foi o CoFe₂O₄ sintetizado sob um campo magnético de 1 Tesla, cuja produção de amônia foi 22 vezes maior que a de um catalisador de óxido de ferro preparado por método similar, destacando o papel crucial do cobalto na reação. A validação por meio de modelos computacionais confirmou a consistência entre os fenômenos experimentais e os mecanismos propostos: o cobalto reduziu a barreira cinética no processo de redução de nitrato e minimizou reações secundárias indesejadas.

Os pesquisadores apontam que este método oferece uma abordagem escalável para projetar eletrocatalisadores mais eficientes. Diferentemente de alguns processos que exigem a aplicação contínua de campo magnético, nesta técnica o campo é utilizado apenas durante a fase de fabricação do catalisador, enquanto a produção de amônia não requer a manutenção do campo magnético.

O estudo sugere que o campo magnético pode se tornar uma ferramenta adicional, assim como temperatura e pressão, para ajustar as propriedades dos catalisadores em nível atômico, potencialmente acelerando o desenvolvimento de tecnologias de próxima geração para a produção sustentável de produtos químicos e fertilizantes.