Researchers at the University of Tokyo have developed a novel method to produce ammonia using artificial photosynthesis, offering a potential low-energy alternative to the carbon-intensive Haber-Bosch process. The technique mimics natural nitrogen fixation by cyanobacteria and utilizes atmospheric nitrogen, water, and sunlight to synthesize ammonia.
Ammonia is a crucial component in global agriculture, used predominantly in the production of urea-based fertilizers. Current industrial production methods are responsible for about 2% of global carbon dioxide emissions, largely due to their dependence on fossil fuels. The new approach developed by the Japanese research team could significantly reduce the environmental footprint of ammonia Produção .
O processo, liderado pelo professor Yoshiaki Nishibayashi, no Departamento de Química Aplicada da Universidade de Tóquio, depende de um sistema de catalisador duplo para iniciar e sustentar a reação de conversão .. um photocatalyst à base de iridium, quando a luz solar.} um fosfina de ridium, que é exposta a um comunor de um comporro. {1. um fosfina de iridium, que é exposta a um composto de fosfina de um comporro} A etapa produz prótons essenciais para a formação subsequente de amônia .
Simultaneously, a molybdenum-based catalyst activates dinitrogen from the air. The reaction between nitrogen and the protons generated from water results in the formation of ammonia molecules. The process yields only oxygen as a byproduct and, under optimal conditions, combines two nitrogen atoms and three water molecules to produce two ammonia moléculas .
Os pesquisadores relatam que o novo sistema de reação alcançou maior eficiência do que as tentativas anteriores de fixação de nitrogênio artificial e pode ser operado em uma escala dez vezes maior que as demonstrações anteriores do laboratório . Esse progresso sugere que o método tem potencial para aplicação industrial, embora seja necessário um trabalho adicional para otimizar as condições da reação e melhorar a relação custo
Given that over 80% of the 200 million tonnes of ammonia produced annually is used in agriculture, this innovation could play a critical role in promoting more sustainable fertilizer production. If commercialized, the method may help lower energy use and reduce emissions in one of the most resource-intensive sectors of global food production.
