A pesquisadora Juliana Ferreira de Brito, vinculada ao Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), é a primeira autora do artigo “Ammonia production from nitrogen under simulated solar irradiation, low overpotential, and mild conditions”, publicado no periódico Electrochimica Acta.
O estudo divulgado parte da premissa que a produção de alimentos na sociedade atual depende diretamente da amônia (NH3), uma substância que é empregada principalmente como fertilizante e que é produzida através de um processo secular conhecido como Haber-Bosch. Dessa forma, a pesquisa apresenta uma metodologia mais econômica e ambientalmente amigável para produzir tal composto, uma vez que este representa cerca de 3% do gasto de energia mundial, além de gerar centenas de milhões de toneladas de CO2 anualmente, o maior responsável pelo Aquecimento Global.
Para tentar obter NH3 por uma via que cause menos impacto energético e ambiental, o grupo aplicou um semicondutor, material sintetizado por eles mesmos, que sob a ação de luz solar (simulador) é capaz de converter uma molécula em outra. Neste caso o catalisador Sb2Se3 – Pt (seleneto de antimônio decorado com nanopartículas de platina) agiu na conversão do N2 (nitrogênio, que representa 78% da constituição da atmosfera) em NH3.
Para desenvolver o semicondutor, Brito conta que foi utilizada como suporte uma folha de trama de carbono, chamada GDL (do inglês, gas diffusion layer), e depositado sobre ela via redução eletroquímica o Sb2Se3 , que foi finalizado com um tratamento térmico.
“Depois disso, decoramos por fotoeletrodeposição essa superfície com pequenas partículas de platina. O resultante foi então colocado em uma célula eletroquímica onde é empregado um pequeno potencial sob iluminação (técnica chamada fotoeletrocatálise), o processo faz com que uma molécula de nitrogênio seja reduzida a duas moléculas de amônia. Por fim, a amônia gerada é quantificada por um método colorimétrico simples”, explicou a pesquisadora.
Além de ser o primeiro trabalho de redução de N2 desenvolvido por este grupo de pesquisa, o estudo também se destaca por ser um dos poucos realizados no mundo empregando a técnica de fotoeletrocatálise e o único empregando o Sb2Se3 como semicondutor. Em termos gerais, os resultados alcançados pelo grupo indicam que é possível, em um futuro não muito distante, substituir o atual processo de produção de amônia por algo mais econômico e que não cause tanto impacto ao meio ambiente.
Segundo Brito a pesquisa segue em andamento e já estão sendo investigados novos materiais que possuem potencial para serem empregados na conversão de N2 em NH3, com o intuito de obter uma maior geração de amônia com uma melhor eficiência do processo. O estudo publicado também contou com a participação dos pesquisadores Magno Barcelos Costa, Lucia Helena Mascaro, ambos vinculados ao CDMF, e Krishnan Rajeshwar, da University of Texas at Arlington, um dos nomes de referência da fotoeletrocatálise.
O artigo pode ser acessado no repositório do CDMF clicando AQUI.
CDMF
O CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
