Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Sidney han desarrollado un sistema de cero emisiones utilizando un panel solar que convierte las aguas residuales con nitratos en nitrato de amonio para su uso en la fertilización. Este innovador dispositivo, que emplea tecnología de hoja artificial, representa un avance significativo en la producción de este producto de manera más ecológica.
El nitrato de amonio es crucial para la producción de fertilizantes que sostienen la agricultura y la producción de alimentos a nivel mundial. Sin embargo, su método tradicional de producción genera grandes cantidades de emisiones de gases de efecto invernadero, ya que requiere combustibles fósiles para la producción de hidrógeno y la energía necesaria para el proceso de alta temperatura.
Los profesores Rose Amal y Xiaojing Hao, junto con sus equipos, han desarrollado una manera de generar iones de amonio a partir de aguas residuales con nitratos utilizando únicamente un panel solar especialmente diseñado que funciona como una hoja, pero artificial. Este trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Journal of Energy and Environmental Science.
Proceso
El proceso utilizado se conoce como fotoelectrocatalítica (PEC) y emplea una capa delgada de nanomateriales de hidróxido de cobre y cobalto en el panel, que actúa como catalizador para asistir en la reacción química necesaria para producir nitrato de amonio a partir de las aguas residuales. El equipo de investigación, que incluye al autor principal del estudio, Chen Han, y al Dr. Jian Pan, ha construido un sistema de hoja artificial de 40 cm² en el edificio Tyree Energy Technologies en UNSW, que ha logrado producir iones de amonio suficientes para satisfacer 1.49 m² de tierra cultivable.
Este nuevo sistema opera en condiciones ambientales y solo utiliza la luz solar para producir amonio a partir de aguas residuales con nitratos, lo que representa un importante avance hacia una producción de fertilizantes más sostenible y descentralizada. La producción descentralizada podría reducir aún más las emisiones de CO2 asociadas con el transporte del fertilizante.
En una hoja real, la fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas utilizan la luz solar, el agua y el dióxido de carbono para crear oxígeno y energía. En este nuevo proceso fotoelectrocatalítico, el panel solar actúa como una hoja artificial que utiliza la luz solar y las aguas residuales con nitratos para crear nitrato de amonio.
Los investigadores esperan que la generación de amonio a partir de las aguas residuales permita utilizar el agua procesada para irrigar cultivos, ayudando aún más en su crecimiento. Aunque las aguas residuales deben ser procesadas previamente para filtrar materias orgánicas y partículas, el objetivo es que, una vez convertido el nitrato en amonio, el agua tratada se pueda usar para riego.
