Lumina soarelui poate produce noi îngrăşăminte organice

O nouă metodă care nu dăunează mediului înconjurător şi se bazează pe energia fotochimică, poate produce amoniac - principalul ingredient al îngrăşământului comercial - folosind lumina soarelui.

Azotul (sau nitrogenul) este elementul chimic din tabelul periodic care are simbolul N şi numărul atomic 7. Este un gaz incolor, inodor, insipid, de obicei inert, diatomic şi nemetalic, constituie 78% din atmosfera Pământului şi este o parte componentă a tuturor ţesuturilor vii.

Azotul este o componentă principală a excrementelor animale (de exemplu, guano), de obicei sub forma ureei, a acidului uric şi compuşi ai acestor produşi.

Azotul molecular din atmosferă este relativ neactiv, dar, în natură, este încet convertit în compuşi folositori biologic (şi industrial) pentru unele organisme, notabile fiind unele bacterii. Abilitatea de a se combina sau de a fixa azotul este o trăsătură esenţială în industria chimică modernă, unde azotul şi aerul sunt transformate în amoniac prin procesul Haber- Bosch. Amoniacul, la rândul lui, poate fi folosit direct ca îngrăşământ sau ca un precursor al multor altor materiale importante, precum expozibilii, de cele mai multe ori prin producţia de acid nitric prin procesul Ostwald (un proces chimic care permite obţinerea de acid azotic sau nitric, plecând de la amoniac, dezvoltat şi brevetat în 1902 de chimistul Wilhelm Ostwald).

"Trăim într-o mare de nitrogen, cu toate acestea, corpurile noastre nu îl pot accesa direct din aer, explică biochimistul Lance Seefeldt de la Universitatea Statală din Utah (USU, acronimul în limba engleză), din Statele Unite ale Americii. În schimb, obţinem acest compus, care ajută la prelungirea duratei de viaţă, prin intermediul proteinelor alimentare".

Seefeldt şi colegii săi au anunţat descoperirea unui proces condus de lumină care ar putea revoluţiona agricultura, reducând timpul dependenţei de combustibilii fosili, necesari pentru aprovizionarea mondială cu alimente, reducând astfel amprenta procesului Haber-Bosch.

Echipa de cercetare care îi include de asemenea pe Derek Harris, Andrew Rasmussen şi Nimesh Khadka de la USU; Katherine A. Brown şi Paul W. King, de la Laboratorul Naţional pentru Energii Regenerabile (NREL, acronimul în limba engleză), din Colorado; Molly Wilker, Hayden Hamby şi Gordana Dukovic, de la Universitatea Colorado, şi Stephen Keable şi John Peters, de la Universitatea de Stat din Montana, îşi detaliază descoperirile într-un articol publicat în revista Science.

Indiferent de abordare, fixarea azotului este un proces care consumă o cantitate mare de energie, conform profesorului Seefeldt, de la Departamentul de Chimie şi Biochimie al USU şi Asociaţia Americană pentru Progresul Ştiinţei. "Procesul Haber-Bosch consumă în prezent aproximativ 2% din stocurile de combustibili fosili din lume, alertează profesorul. Prin urmare, noul proces, care utilizează nanomateriale pentru a capta energia de la lumină, ar putea schimba regula jocului".

"Folosind direct lumina pentru a crea un catalizator este mult mai eficient din punct de vedere energetic, relatează Brown, un om de ştiinţă de la NREL. Acest nou proces de producţie a amoniacului este primul exemplu despre modul în care energia de la lumină poate fi cuplată direct la reducerea oxidului de azot, adică, lumina soarelui sau lumina artificială poate alimenta reacţia".

Producţia de amoniac eficientă energetic este o promisiune nu numai pentru producţia de alimente ci şi pentru dezvoltarea unor tehnologii care să permită utilizarea combustibililor alternativi, ecologici, incluzând celulele de combustie îmbunătăţite pentru a stoca energia solară.

Impactul amoniacului asupra mediului înconjurător

Numai 17% din amoniacul utilizat ca îngrăşământ este consumat de către om prin produse alimentare. Restul rămâne în sol sau în aer. Potrivit unui articol publicat în Nature Geoscience, emisiile în absenţa intervenţiei umane sunt de 0,5 kg pe hectar într-un an. Agricultura modernă a multiplicat cu 20 această cifră, ceea ce a condus la modificarea ciclului natural al azotului, dar impactul general nu este încă bine cunoscut.

Există două probleme direct legate de amoniac. Una dintre ele este eutrofizarea apei. Nitraţii ajung în mări şi râuri, algele şi bacteriile cu exces de nutrienţi epuizează oxigenul de care au nevoie alte specii. Cealaltă este că, nitrogenul reactiv alterează echilibrul atmosferic, îmbogăţind ozonul troposferic şi reducându-l pe cel stratosferic.

Surse: UTA (http://www.usu.edu/today/index.cfm?id=55773), Wikipedia (https://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_Haber)