Catalisadores para síntese de amônia: revisão e desafios para a produção sustentável
DOI:
https://doi.org/10.21712/lajer.2024.v11.n2.p73-80Palavras-chave:
catálise, catalisador de rutênio, síntese de amônia, eficiência energética, magnetitaResumo
Este artigo explora os principais catalisadores utilizados na síntese de amônia, destacando sua importância na otimização da reação entre nitrogênio (N₂) e hidrogênio (H₂). A magnetita (Fe₃O₄) é o catalisador tradicional mais utilizado, permitindo que a reação ocorra a aproximadamente 350 °C e em altas pressões. Contudo, novos catalisadores como os de rutênio (Ru) estão sendo investigados devido à sua estabilidade e eficiência a temperaturas e pressões mais moderadas, o que reduz o consumo energético do processo. Além disso, catalisadores à base de molibdênio (Mo₂C) mostram-se promissores, com alta capacidade de dissolução de nitrogênio, o que pode ampliar a eficiência na síntese de amônia. Suportes como carvão ativado e óxido de cério (CeO₂) ajudam a estabilizar catalisadores, como o Ru/C, elevando o rendimento de amônia sob condições industriais mais econômicas. Estudos também apontam para a wustita, uma forma de óxido de ferro, que oferece propriedades únicas para adsorção de N₂ e H₂, atuando em temperaturas mais baixas. Dessa forma, os estudos sobre catalisadores para a síntese de amônia continuam evoluindo, com alternativas que potencializam a eficiência e reduzem custos. A busca por catalisadores mais ativos, estáveis e menos sensíveis a contaminantes representa uma abordagem essencial para melhorar a viabilidade do processo e atender às demandas industriais de maneira mais sustentável.
Downloads
Referências
Busacca, CA, Fandrick, DR, Song, JJ e Senanayake, CH (2011) The growing impact of catalysis in the pharmaceutical industry. Advanced Synthesis & Catalysis, 353(11–12), 1825–1864.
Chen, H et al. (2021) Review of low-temperature plasma nitrogen fixation technology. Waste Disposal & Sustainable Energy, 3, 201–217.
Dias, FR, Ferreira, VF e Cunha, AC (2012) Uma visão geral dos diferentes tipos de catálise em síntese orgânica. Revista Virtual de Química, 4(6), 840–871.
Fang, B. et al. (2022) Molybdenum carbide phase effects in heterogeneous catalytic ammonia synthesis. Chemical Engineering Science, 259, 117834.
Hellman, NA, et al. (2013) Ammonia synthesis: state of the bellwether reaction. Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering, 7, 459–474.
Humphreys, J, Lan, R e Tao, S (2021) Development and recent progress on ammonia synthesis catalysts for Haber–Bosch process. Advanced Energy and Sustainability Research, 2(1), 2000043.
Klerke, A et al. (2008) Ammonia for hydrogen storage: challenges and opportunities. Journal of Materials Chemistry, 18(20), 2304–2310.
Lin, JB et al. (2018) Carbon support surface effects in the catalytic performance of Ba-promoted Ru catalyst for ammonia synthesis. Catalysis Today, 316, 230–236.
Liu, C et al. (2020) Electrides: a review. Journal of Materials Chemistry C, 8(31), 10551–10567.
Marakatti, VS e Gaigneaux, EM (2020) Recent advances in heterogeneous catalysis for ammonia synthesis. ChemCatChem, 12(23), 5838–5857.
Nery, MP (2004). Estudo da Interação Metal-Suporte em Catalisadores de Rutênio promovidos por Bário e Césio para a Síntese de Amônia. Rio de Janeiro.
Oliveira, LC, Fabris, JD e Pereira, MC (2013) Óxidos de ferro e suas aplicações em processos catalíticos: uma revisão. Química Nova, 36, 123–130.
Patkowski, W et al. (2023) Lanthanide oxides in ammonia synthesis catalysts: a comprehensive review. Catalysts, 13, 1464.
Ribeiro, D (2013) Processo de Haber-Bosch. Revista de Ciência Elementar, 1(01), 031. https://doi.org/10.24927/rce2013.031.
Saadatjou, N, Jafari, A e Sahebdelfar, S (2015) Synthesis and characterization of Ru/Al₂O₃ nanocatalyst for ammonia synthesis.
Souza, MMVM (2012) Processos Inorgânicos. Rio de Janeiro: Synergia: FAPERJ, 67–83.
Vogt, C e Weckhuysen, BM (2022) The concept of active site in heterogeneous catalysis. Nature Reviews Chemistry, 6, 89–111. https://doi.org/10.1038/s41570-021-00340-y.
Yahya, N et al. (2011) Ammonia synthesis. In Carbon and Oxide Nanostructures: Synthesis, Characterisation and Applications, 395–413.
Ye, TN et al. (2020) Efficient ammonia synthesis over phase-separated nickel-based intermetallic catalysts. The Journal of Physical Chemistry, 124, 28589–28595.
Zhang, Y et al. (2015) Development and application of hydrogen storage. Journal of Iron and Steel Research International, 22, 757–770.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2024 Latin American Journal of Energy Research
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
O autor, no ato da submissão do artigo, transfere o direito autoral ao periódico.
