El amoníaco es el químico más producido a nivel mundial, principalmente utilizado como fuente de fertilizante nitrogenado. Sin embargo, su producción es una de las principales fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero en la industria química. Un equipo de investigadores del MIT ha desarrollado un método innovador para fabricar amoníaco sin las plantas químicas tradicionales que dependen de combustibles fósiles y requieren altas temperaturas y presiones. En su lugar, han encontrado una manera de utilizar la Tierra como un reactor geoquímico, produciendo amoníaco bajo tierra aprovechando el calor y la presión naturales del planeta, así como la reactividad de los minerales presentes.
El método consiste en inyectar agua en un área subterránea rica en hierro. El agua transporta una fuente de nitrógeno y partículas de un catalizador metálico, permitiendo que reaccione con el hierro para generar hidrógeno limpio, que a su vez reacciona con el nitrógeno para formar amoníaco. Posteriormente, un segundo pozo se utiliza para bombear el amoníaco a la superficie. Este proceso, que ha sido demostrado en laboratorio pero no aún en un entorno natural, ha sido descrito en la revista Joule por los profesores del MIT Iwnetim Abate y Ju Li, junto con otros colaboradores.
El método tradicional para fabricar amoníaco es el proceso Haber-Bosch, desarrollado en Alemania a principios del siglo XX. Aunque eficaz, este proceso es muy intensivo en energía, requiriendo temperaturas de 400 grados Celsius y presiones de 200 atmósferas, lo que implica instalaciones enormes para ser eficiente. En regiones como el África subsahariana y el sudeste asiático, donde hay pocas o ninguna planta de este tipo, la escasez o el alto costo del fertilizante limita la producción agrícola. El proceso Haber-Bosch es responsable de aproximadamente el 20% de las emisiones de gases de efecto invernadero de las plantas que lo utilizan, mientras que la producción de hidrógeno representa el 80% restante.
El equipo del MIT ha trabajado en desarrollar un sistema para producir lo que llaman hidrógeno geológico. Algunas regiones del mundo generan naturalmente hidrógeno subterráneo a través de reacciones químicas entre el agua y las rocas ricas en hierro. Este hidrógeno natural puede ser extraído, pero la extensión y ubicación de estos depósitos aún no se ha explorado completamente. Abate y su equipo han ideado un proceso para crear o mejorar esta producción bombeando agua con partículas catalizadoras de cobre y níquel en el suelo, donde ya existen rocas ricas en hierro. Esto permite utilizar la Tierra como una fábrica para producir flujos limpios de hidrógeno.
El proceso de producción de amoníaco geológico no solo es más eficiente, sino que también es más económico en términos de transporte. Mientras que el transporte de hidrógeno requiere equipos costosos para enfriarlo y licuarlo, el transporte de amoníaco es más sencillo y barato. Además, ya existen más de 8,000 kilómetros de tuberías de amoníaco y 10,000 terminales solo en los Estados Unidos. El amoníaco tiene un mercado comercial sustancial, con un volumen de producción proyectado para crecer de dos a tres veces para 2050, no solo como fertilizante, sino también como materia prima para diversos procesos químicos.
