En el siglo XIX, los europeos se dieron cuenta de lo que los incas sabían mucho antes. Los excrementos de pájaros, o guano, eran un fertilizante fantástico.
Y así surgió una gigantesca industria dedicada a la recolección de guano de colonias de aves latinoamericanas, donde había enormes cantidades de ese producto.
Era tan rico en amoníaco, el ingrediente clave, que una simple bocanada podía provocar tos y estornudos. No es exactamente una carga agradable para cruzar el mundo en ferry.
Cuando la demanda de fertilizantes aumentó a principios del siglo XX, alguien empezó a pensar: “¿Quizás haya otra manera?”. Ese alguien fue Fritz Haber, un químico alemán que, junto con Carl Bosch, desarrolló el proceso Haber-Bosch para sintetizar amoníaco.
Hemos confiado en esa tecnología durante más de 100 años. Sin él, la población mundial podría ser sólo la mitad de lo que es hoy: tan vital es el fertilizante de amoníaco para cultivar alimentos.
Pero una vez más alguien se pregunta si deberíamos hacer las cosas de manera diferente porque el proceso Haber-Bosch, cuando funciona con combustibles fósiles, es notoriamente contaminante.
La producción de amoníaco representa actualmente casi el 2% de las emisiones globales de CO2. Ahora, una serie de empresas pretenden demostrar que pueden producir amoníaco ecológico, o alternativas, sin arruinar el clima.
“Tenemos un sistema bien sellado, no se huele”, afirma Joe Beach de forma tranquilizadora. Es cofundador y director ejecutivo de Starfire Energy, una empresa con sede en Estados Unidos que está desarrollando un medio para producir amoníaco a partir de energía renovable, aire y agua. Pero, sostiene, el sabor picante del amoníaco es en realidad un beneficio. Si hay una fuga, pronto lo sabrás.
El amoníaco, o NH3, no es más que nitrógeno e hidrógeno, ambos elementos muy abundantes. La atmósfera de la Tierra está compuesta principalmente de nitrógeno y el agua está llena de hidrógeno. Starfire Energy utiliza electrolizadores para separar el hidrógeno del agua y luego introducirlo en un reactor junto con nitrógeno para producir amoníaco.
Los ingredientes fluyen a través de una estructura de panal unida a un catalizador, similar al convertidor catalítico del escape de su automóvil. Este dispositivo estimula la unión del nitrógeno con el hidrógeno y al final del proceso se recoge el amoníaco líquido.
Lo más importante es que, según Beach, todo puede funcionar con energía renovable intermitente, como la eólica y la solar. “Para que una planta de amoníaco convencional pase de estar fría a tener plena producción es un proceso de dos a tres días”, afirma. “Para nosotros es un proceso de aproximadamente dos horas”.
Una vez iniciado, el sistema puede encenderse y apagarse en cuestión de minutos, siguiendo los caprichos de las energías renovables. Starfire Energy tiene como objetivo entregar sus primeros dispositivos a escala comercial, que podrían producir una tonelada de amoníaco por día, en 2025.
En general, las empresas emergentes de amoníaco ecológico quieren demostrar que pueden hacer que la producción de amoníaco sea más limpia y más fácil de controlar. Además, muchos, incluida Starfire Energy, esperan empaquetar la tecnología requerida en un espacio tan pequeño como un contenedor de envío, de modo que pueda fabricarse cerca del punto de uso, a diferencia de las gigantescas plantas Haber-Bosch que operan hoy en día.
“Queremos producir fertilizantes a pequeña escala para poder utilizarlos de manera más eficiente”, dice Lea Winter de la Universidad de Yale. Reducir la necesidad de transportar fertilizantes con amoníaco a largas distancias podría reducir aún más las emisiones, señala.
Otra empresa, Atmonia en Islandia, también quiere vender minifábricas de amoníaco que caben dentro de contenedores de envío. Helga Flosadóttir, cofundadora y directora ejecutiva, señala que si bien descarbonizar la producción de fertilizantes es importante, un objetivo aún mayor consiste en producir suficiente amoníaco para usarlo como combustible. Eso podría ayudar al mundo a alejarse de los combustibles fósiles para el transporte, por ejemplo.
Douglas MacFarlane de la Universidad de Monash en Australia también es director científico de Jupiter Ionics. Está de acuerdo en que existe un gran interés en el amoníaco como combustible, aunque añade que la producción tendría que aumentar significativamente para poder satisfacer la demanda esperada. “Esas plantas tendrían que ser, en última instancia, de una escala de gigavatios”, afirma.
Actualmente, Jupiter Ionics planea construir un módulo de producción de amoníaco a escala de megavatios, que podría producir una tonelada por día.
La tecnología de Jupiter Ionics se diferencia de la de Starfire Energy y Atmonia en que utiliza litio como mediador para romper las moléculas de nitrógeno, que existen naturalmente como pares de átomos de nitrógeno fuertemente unidos, para formar nitruro de litio. Este luego reacciona con el hidrógeno para producir amoníaco.
En los próximos 12 a 18 meses, Jupiter Ionics pretende ampliar su equipo para poder producir un kilogramo de amoníaco por día. Un agricultor de uvas del estado de Victoria que tiene paneles solares en sus tierras espera probar el sistema, dice el profesor MacFarlane.
Como señala el profesor Winter, la ampliación exitosa de estas tecnologías probablemente representará el mayor desafío para estas empresas.
Hay otras opciones. Como explica Josh McEnaney, presidente y director de tecnología de Nitricity en EE. UU., la dispersión de amoníaco en los campos genera emisiones de gases de efecto invernadero que podrían evitarse si adoptáramos un enfoque más directo para aplicar nitrógeno, el elemento crucial que promueve el crecimiento de las plantas, para la tierra.
Su empresa está desarrollando un sistema que utiliza células de plasma alimentadas por energía solar para fijar nitrógeno del aire. Luego se utiliza para producir nitratos, que se pueden aplicar al suelo. Los primeros experimentos con plantas de tomate dieron resultado y la empresa ahora está probando su tecnología con proveedores de la cadena estadounidense de comida rápida Chipotle.
“No necesitamos ninguna producción de hidrógeno”, afirma el Dr. McEnaney. “Vamos directamente a por el fertilizante”.
Bill David, de la Universidad de Oxford, señala que en todo el mundo ya existen muchas infraestructuras diseñadas para almacenar y transportar amoníaco.
Elogia los grandes proyectos de fabricación de amoníaco utilizando energías renovables, como el de Uzbekistán que, según se informa, arrojará 454.000 toneladas de amoníaco al año con la ayuda de 2,4 gigavatios de energía eólica.
Si bien el amoníaco se puede utilizar como combustible, también se puede descomponer para liberar hidrógeno, que a su vez puede quemarse como combustible, señala Lindsey Motlow, investigadora asociada senior de Darcy Partners, una empresa de tecnología que trabaja con la industria del petróleo y el gas. .
“Estamos viendo un progreso real en [el] desarrollo de la tecnología de craqueo de amoníaco”, afirma.
Está muy lejos de la caca de pájaro, ¿no?