Cientistas descobrem novo processo para a produção de amônia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/03/2004

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Cornell (Estados Unidos) conseguiu converter nitrogênio em amônia utilizando um processo vislumbrado há décadas pelos cientistas, mas que até agora ninguém havia conseguido realizar.

O novo processo utiliza um complexo de zircônio metálico para adicionar átomos de hidrogênio a uma molécula de nitrogênio e convertê-la para amônia, sem a necessidade de altas temperaturas ou altas pressões.

"O valor do nosso trabalho é que nós respondemos à questão básica da química de como pegar essa molécula [de nitrogênio] inerte e não reativa e transformá-la em algo útil," explica o professor Paul Chirik, coordenador do trabalho.

O nitrogênio representa 78 por cento da atmosfera terrestre e, graças a um processo industrial de mais de 90 anos de idade, ele pode ser convertido em fertilizantes à base de amônia, representando a base da agricultura moderna.

O problema com a conversão do nitrogênio em uma forma industrial e utilizável é que sua molécula é formada por dois átomos com ligações químicas extremamente fortes. Somente o monóxido de carbono tem uma ligação mais forte do que a da molécula de nitrogênio. Mas, enquanto o monóxido de carbono adere facilmente a outras moléculas, o nitrogênio é não-polar e não se liga facilmente a metais. É também muito difícil inserir ou retirar elétrons das moléculas de nitrogênio.

O método de conversão de nitrogênio em amônia, chamado de processo Haber-Bosch (em homenagem a seus criadores Fritz Haber e Carl Bosch) é responsável pela produção de mais de 100 milhões de toneladas de amônia anualmente para a agricultura e para a indústria química. O processo exige altas temperaturas e pressões para que o nitrogênio e o hidrogênio interajam sobre uma superfície de ferro, que serve como catalisador.

Mas a equipe do Dr. Chirik conseguiu quebrar a ligação atômica da molécula de nitrogênio utilizando zircônio em forma solúvel a apenas 45º C e adicionar átomos de hidrogênio a esta "ponte de di-nitrogênio". A completa conversão para amônia foi feita a 85º C.

A descoberta poderá ter impacto na produção de amônia. Antes disso, porém, os cientistas precisam transformar o processo de laboratório, que age molécula a molécula, em um processo de larga escala que possa ser utilizado em ambiente industrial.

O próprio Dr. Chirik afirma que as chances de que o processo Haber-Bosch venha a ser substituído graças à sua descoberta são muito pequenas. Ele acredita que o novo método possa ser mais útil para a produção de compostos de nitrogênio de alto valor agregado e baixos volumes de produção, como as hidrazinas para combustível de foguetes ou químicos finos para sintetização de drogas.

Ao contrário do processo Haber-Bosch, o novo processo não utiliza um catalisador. O zircônio forma um novo complexo no qual átomos de hidrogênio são adicionados à ponte de di-nitrogênio, formando a amônia, uma molécula por vez. Na verdade, os cientistas não conhecem uma substância que possa funcionar como catalisador nesse processo, o que então poderia fazer com que ele atingisse dimensões industriais. A busca desse catalisador passa agora a ser justamente o foco das pesquisas da equipe.