Fertilizante nanobiomimético solar

El amoníaco (NH₃) es un componente importante de los fertilizantes. Sin embargo, la producción de amoníaco consume alrededor del 2 por ciento de la producción total de energía del mundo y libera 500 megatoneladas de dióxido de carbono al año. Un equipo de investigación dirigido por científicos de la City University of Hong Kong (CityU) desarrolló un nuevo tipo de fotocatalizador que puede producir amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico a temperatura ambiente utilizando la luz solar.  

Crédito: Jin Shang y col. City University of Hong Kong

En el artículo Atomically Dispersed Iron Metal Site in a Porphyrin-Based Metal–Organic Framework for Photocatalytic Nitrogen Fixation publicado en la revista ACS Nano 2021(15, 6, 9670–9678) los investigadores presentan un fotocatalizador para la fijación eficiente de nitrógeno del aire en el suelo inspirándose en la clorofila, que presenta una estructura de porfirina como fotosensibilizador y la enzima nitrogenasa que presenta un átomo de hierro Fe como un sitio de unión favorable para el nitrógeno a través de una unión π. El desarrollo es realizado a base de porfirina (PMOF) con Fe como centro activo del fotocatalizador artificial (biomimético) para la reducción del nitrógeno atmósférico (NRR) en condiciones ambientales. El PMOF presenta aluminio (Al) como componente metálico para lograr alta estabilidad y Fe incorporado y disperso atómicamente en cada anillo de porfirina para promover la adsorción y la activación de N₂. El sistema denominado Al-PMOF(Fe) presenta una tasa de producción de amoníaco de 127 μg por hora por gramo de catalizador. El nanobiomimético diseñado para producir amoníaco a partir de nitrógeno atmosférico y  agua, utilizando la luz solar, puede contribuir a mitigar la creciente crisis energética y los problemas ambientales.

Información complementaria: Atomically Dispersed Iron Metal Site in a Porphyrin-Based Metal–Organic Framework for Photocatalytic Nitrogen Fixation.