A la tecnologia che sfrutta l’energia solare per produrre ammoniaca ad alta efficienza (NH3) è stato svelato da un gruppo di ricerca affiliato all'UNIST.
Guidato dal professor Sung-Yeon Jang e dal professor Ji-Wook Jang della Scuola di ingegneria energetica e chimica dell'UNIST, in collaborazione con il professor Thomas F. Jaramillo dell'Università di Stanford, il team ha sviluppato un sistema fotoelettrodico ecologico a base di perovskite per NH3 una produzione che ha superato di ben 1.7 volte lo standard di commercializzazione del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE), stabilendo un nuovo record mondiale nell’efficienza della produzione di ammoniaca.
Il lavoro è pubblicato sulla rivista Catalisi della natura.
Il sistema funziona secondo il principio della riduzione dei nitrati (NO3-) in acqua per produrre NH3 utilizzando l'energia solare. Questo metodo non solo offre un'alternativa più rispettosa dell'ambiente al processo Haber-Bosch convenzionale, che fa molto affidamento sui combustibili fossili, ma apre anche opportunità per la sintesi di composti di alto valore utilizzati in vari settori come fertilizzanti, alimenti e prodotti farmaceutici .
La chiave del successo di questa tecnologia è lo sviluppo di un sistema fotoelettrodico altamente efficiente che combina celle solari di perovskite con un catalizzatore di rutenio (Ru) su nanofogli di titanato (TiNS). Proteggendo il materiale perovskite con il metallo di Field e integrandolo con il catalizzatore per NH3 produzione, il gruppo di ricerca ha raggiunto prestazioni e durata senza precedenti in NH3 produzione.
Degno di nota è l'uso del glicerolo come reagente, che consente la produzione di NH3 senza la necessità di tensione esterna. Ottimizzando la reazione di ossidazione del glicerolo con la tensione generata dai fotoelettrodi, il team ha dimostrato un notevole tasso massimo di produzione di ammoniaca pari a 1745 μgNH3 cm-2h-1, superando di gran lunga lo standard di commercializzazione del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE).
Il professor Ji-Wook Jang ha dichiarato: “Attraverso questo studio, abbiamo dimostrato la produzione di NO3-, una delle principali fonti di contaminazione dell'acqua, mentre allo stesso tempo ossida il glicerolo, un sottoprodotto di basso valore derivato dalla biomassa, per produrre un acido glicerico (GA) di valore superiore.
“Questa tecnologia ha un immenso potenziale per la produzione di carburanti ecologici”.
Il professor Sung-Yeon Jang ha affermato: “La nostra ricerca rappresenta un progresso significativo nella produzione di combustibile solare, superando gli standard di commercializzazione e aprendo la strada a un futuro più sostenibile nella produzione di ammoniaca”.