Investigadores en Alemania han logrado avances significativos en la comprensión de los catalizadores, que son esenciales para acelerar reacciones químicas en diversas industrias, incluyendo la producción de combustibles y productos farmacéuticos. Sus hallazgos, publicados el 29 de enero de 2025, revelan comportamientos inesperados en los catalizadores que podrían llevar a métodos más eficientes de producción de amoníaco.
Los catalizadores, que cambian de estructura y composición bajo un potencial eléctrico, fueron estudiados utilizando técnicas avanzadas como la microscopía electrónica de transmisión en celdas líquidas electroquímicas (EC-TEM). Esto permitió al equipo observar cómo se comportan los pre-catalizadores cúbicos de Cu2O durante la reacción de reducción de nitratos, un proceso crucial para convertir nitratos de desecho en amoníaco, un componente clave de los fertilizantes.
El estudio encontró que los cubos de Cu2O no transitan rápidamente a su estado metálico preferido. En cambio, pueden permanecer como una mezcla de Cu-metal, Cu-óxido y Cu-hidróxido durante períodos prolongados. La composición de esta mezcla depende en gran medida del potencial eléctrico aplicado, el entorno químico circundante y la duración de la reacción.
El Dr. See Wee Chee, líder de grupo en el Instituto Fritz Haber, comentó: "Es inesperado que obtengamos diferentes fases durante la reacción, especialmente al asumir una sola forma de un pre-catalizador de un solo elemento. Este estado mixto puede mantenerse durante mucho tiempo, proporcionando información valiosa para diseñar catalizadores más eficientes."
La Prof. Beatriz Roldán, directora del departamento de ciencia de interfaces, enfatizó las implicaciones ambientales de esta investigación. Los métodos tradicionales de síntesis de amoníaco son intensivos en energía y dependen de combustibles fósiles. El nuevo enfoque busca reducir las emisiones de carbono utilizando una vía electrocatalítica directa impulsada por electricidad renovable.
Este avance no solo mejora nuestra comprensión de la dinámica de los catalizadores, sino que también allana el camino para estrategias innovadoras en la producción de amoníaco, transformando potencialmente las prácticas agrícolas y reduciendo la huella de carbono de la fabricación de fertilizantes.