La conversión de nitrógeno atmosférico en amoníaco a una escala de más de 150 millones de toneladas al año debe producir fertilizantes y apoyar a la mitad de la producción de alimentos del mundo.

Pero el desafío clave es romper el enlace triple extremadamente estable que mantiene unidos los dos átomos de nitrógeno que constituyen el nitrógeno atmosférico (N2).

En el proceso Haber-Bosch, este paso requiere temperaturas de 400 ° C a 500 ° C, presiones de 130 a 150 veces mayores que la que se encuentra en la atmósfera de la Tierra, e hidrógeno proceden principalmente de gas natural en una reacción generadora de CO2.

Sin embargo, este proceso consume del 1% al 2% de la energía global y emite 2.4 toneladas de CO2 por tonelada de amoníaco producido, casi el doble que la de la producción de acero y cuatro veces la de la fabricación de cemento.

Las tecnologías de fijación de nitrógeno verde están siendo explorando actualmente las empresas establecidas y las nuevas empresas. Australian Júpiter Ionics, por ejemplo, está encabezando tecnología de fijación de nitrógeno a base de litio, mientras que la ammobia con sede en California se centra en catalizadores nuevos y más eficientes.

Dichas tecnologías alternativas también permitirían una producción menos centralizada, lo que permite generar el amoníaco más ampliamente, utilizando energía renovable localmente abundante, como eólica y solar. El amoniaco producido más cerca del punto de uso podría almacenarse o procesarse de manera eficiente en fertilizantes en el sitio, ahorrando la energía y los costos de transporte.

Las plantas de producción de amoníaco que usan hidrógeno verde en lugar de gas natural han demostrado ser financieramente viables y actualmente se están escalando a nivel mundial.

Al igual que Haber-Bosch transformó la relación de la humanidad con los alimentos, los procesos electroquímicos mediados por litio podrían presentar otro avance significativo: la capacidad potencial de producir amoníaco usando solo aire, agua y electricidad renovable.

Más allá de la agricultura, el amoníaco verde emerge como un portador de energía versátil con ventajas estratégicas sobre el hidrógeno líquido. Con los requisitos de almacenamiento de hasta 30 veces más bajo en costo que el hidrógeno líquido, el amoníaco es generalmente un medio más práctico para el almacenamiento y el transporte de energía de hidrógeno.

Las otras nueve tecnologías emergentes destacadas en el informe son los compuestos de baterías estructurales, los sistemas de energía osmótica, las tecnologías nucleares avanzadas, las terapias vidas de ingeniería, los GLP-1 para enfermedades neurodegenerativas, detección bioquímica autónoma, nanozimas, detección colaborativa y avalancha generativa.

“Durante la próxima década, el liderazgo en la fijación de nitrógeno verde probablemente surgiría de aquellos [that] puede integrar tres capacidades estratégicas distintas: fabricación electroquímica avanzada, infraestructura de energía renovable e ecosistemas de innovación agrícola ”, concluye el capítulo de nitrógeno verde.

«La tecnología representa una convergencia potencial donde la seguridad alimentaria, la innovación energética y la acción climática podrían cruzar en una sola plataforma transformadora».