Resíduos não querem com fertilizante sustentável

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Resíduos não querem com fertilizante sustentável
Uma nova abordagem para a síntese de amônia e ureia sustentáveis usa resíduos alimentares e água marrom como
matéria-prima.
Crédito da imagem: Johny Goerend em Unsplash
Cento e setenta e cinco milhões de toneladas de ureia, um composto orgânico simples, apenas oito átomos de
grande porte, é produzido todos os anos. Apesar de seu pequeno tamanho, esta molécula crucial tem impactos
quase prodigiosos. É a espinha dorsal do mundo moderno, apoiando metade do suprimento global de alimentos
como o enriquecimento de nitrogênio escolhido, permitindo que as populações cresçam muito além do que os gostos
de Malthus ou Keynes sempre sonharam. Ele consome metade da produção global de amônia, pesando como uma
potência econômica no valor de dezenas de bilhões de dólares por ano.
2021 Ghavam, Taylor e Styring
No entanto, sua produção depende de uma reação fundamentalmente desperdiçada - o processo Haber-Bosch
usado para fazer sua matéria-prima de amônia. Então, o que aconteceria se a reação centenária fosse substituída
por uma solução mais verde?
Com a ameaça iminente do aquecimento global, a grande quantidade de combustíveis fósseis consumidos para
sustentar o processo Haber-Bosch não é insignificante. A reação produz duas toneladas de dióxido de carbono para
cada tonelada de amônia e consome trinta e meio megajoules de energia para cada quilograma de amônia formada.
Três quartos desta energia é atribuída ao gás hidrogênio productio n, geralmente através da reforma do vapor do
gás natural não renovável, e o quarto restante gasto principalmente nas etapas de compressão necessárias para a
formação de amônia. Mas essa metodologia cara não é imutável. Como muitos processos antes, os recentes
avanços engenhosos em química e energia verde têm o potencial de diminuir o impacto ambiental da reação.
Um desses desenvolvimentos exemplares é a síntese de amônia e ureia sustentáveis, utilizando resíduos
alimentares e água marrom como matéria-prima – um caso clássico de “desperdício não quer”. Motivado pelo
aumento da população global e subsequentes aumentos nas emissões de gases de efeito estufa, o projeto destaca
o potencial das tecnologias para desviar megatoneladas de resíduos, comparando-os a três processos não tratados.
No estudo escrito por pesquisadores da Universidade de Sheffield e da EarthShift Global LLC, a intensidade
energética, as emissões de gases de efeito estufa e os impactos ambientais dos processos que utilizam tecnologias
verdes para sintetizar amônia e ureia de resíduos foram modelados para determinar sua respectiva eficiência em
comparação com os processos de produção atuais. Incluídos no estudo estão os biorreatores de fermentação
escura (DFB), biorreatores de digestão anaeróbio (ADB), células de eletrólise de óxido de sólido de amônia de
estado sólido (SOFEC), índices de filtração por membrana (MFI), separação por membrana eletroquímica (EMS),
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2021.600071/full
https://www.cell.com/joule/pdf/S2542-4351(18)30178-8.pdf
https://www.advancedsciencenews.com/diy-eco-friendly-fertilizer/
https://www.advancedsciencenews.com/greening-brown-ammonia-no-longer-looks-like-a-pipe-dream/
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2021.600071/full
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células a combustível de óxido sólido (SOFC) e células de combustível de óxido de estado sólido (SOFC), que foram
usadas para fornecer fontes alternativas de energia e matéria-tampa.
Diagrama de fluxo de um processo sustentável de produção de amônia e ureia usando resíduos alimentares e água marrom como m
Ghavam, Taylor e Styring
Verificou-se que um método de digestão anaeróbica de um estágio seria o mais eficiente para reduzir as emissões
de gases de efeito estufa. No entanto, um sistema de tratamento de resíduos em dois estágios usando um processo
de fermentação escura, juntamente com a digestão anaeróbica e uma fonte de hidrogênio à base de eletrólise da
água, produziria amônia com a menor intensidade energética, tornando-a quase 70% mais eficiente do que os
processos tradicionais de eletrólise da água acoplado a Haber-Bosch, e quase trinta e sete por cento mais eficiente
do que a reforma do metano a vapor acopou Haber-Bosch. Notavelmente, todos os componentes da planta
estudados utilizaram sistemas bem conhecidos. A única barreira para tornar esses esquemas realidade é a
engenharia necessária para a integração em sistemas de tratamento de resíduos.
Os benefícios trazidos pelos fertilizantes não devem ser tomados de ânimo leve. No entanto, sua dependência
tornou-se insustentável usando os processos atuais, e é imperativo que novos sejam procurados para substituí-los.
Os rápidos desenvolvimentos nas refinarias de amônia e ureia baseadas em energia solar estabeleceram as bases
encorajadoras para essas mudanças, e ainda não se sabe se os resíduos e a água marrom podem nos fornecer
uma promessa semelhante.
Roteiro: Geoffrey Ozin e Jessica Ye
Grupo de Combustíveis Solares, Universidade de Toronto, E-mail: g.ozin-utoronto.ca, Website: www.solarfuels.u
toronto.ca.
Referência: Seyedehhoma Ghavam, et al., Modelagem e Simulação de um Processo de Produção de Amônia
Sustentáveis A partir de Resíduos Alimentares e Água Marrom, Fronteiras em Pesquisa Energética (2021). DOI:
10.3389/fenrg.2021.600071
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https://www.advancedsciencenews.com/author/gozin/
https://undefined/mailto:g.ozin@utoronto.ca
http://www.solarfuels.utoronto.ca/
http://www.solarfuels.utoronto.ca/
http://www.solarfuels.utoronto.ca/
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2021.600071/full