Sistemas eletroquímicos desacoplados para a eletrossíntese sustentável de amônia em meios apróticos

• Processo: 24/23525-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2028
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Cauê Ribeiro de Oliveira
• Beneficiário: Anelisse Brunca da Silva
• Instituição Sede: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Amônia Lítio Reatores eletroquímicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: amônia | Lítio | Redução de N2 | Reatores eletroquímicos

Resumo

A amônia (NH3) é um insumo essencial para a agricultura e a indústria química, porém sua produção pelo processo Haber-Bosch (H-B) é altamente intensiva em energia e responsável por expressivas emissões de carbono. A redução eletroquímica de nitrogênio utilizando lítio como mediador oferece uma rota eficiente e sustentável para a produção de amônia. Contudo, a alta reatividade do Li com água e a necessidade de controle preciso da geração de prótons impõem desafios a essa abordagem. O uso de sistemas apróticos, além de aumentar significativamente a solubilidade do gás, proporciona uma solução eficaz para minimizar a competição com a reação de desprendimento de hidrogênio, garantindo o reciclo eficiente do Li e aprimorando tanto o controle do ambiente reacional quanto a seletividade na conversão de N¿. Neste contexto, propõe-se um eletrolisador inovador, dividido em três compartimentos, que utiliza o sistema benzoquinona/hidroquinona como mediadores redox para a produção de amônia. Essa configuração permite a regeneração contínua dos mediadores, eliminando a necessidade de reagentes sacrificiais e garantindo alta eficiência e estabilidade. A deposição in situ de uma camada catalítica e a detecção em linha por cromatografia gasosa otimizam ainda mais o processo, tornando-o uma alternativa promissora para a produção sustentável de amônia. A combinação dessa abordagem com a reversibilidade da redução de N¿ mediada por Li oferece uma solução inovadora, superando as limitações dos sistemas tradicionais, e promovendo a produção sustentável de amônia. Alinhado aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável e às metas climáticas da COP30, o projeto se posiciona como uma alternativa ambientalmente responsável, contribuindo para a transição energética global. (AU)