Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China alcançaram avanços significativos na pesquisa de motores de amônia. A equipe propôs e validou a ideia de um motor mediado por metano, uma abordagem inovadora que supera limitações anteriores. Os resultados do estudo foram publicados recentemente na revista científica internacional Angewandte Chemie.

Desafios dos motores de amônia e inovação da nova abordagem

Os motores de amônia são considerados uma solução promissora para alcançar a neutralidade de carbono, mas enfrentam desafios técnicos, como a baixa velocidade de propagação da chama, alta temperatura e energia de ignição, além de um limite estreito de combustão. Outro obstáculo importante é a emissão de óxidos de nitrogênio, poluentes nocivos gerados durante o processo de combustão da amônia.

Para contornar esses problemas, a equipe, liderada por Zeng Jie, Yao Tao, Wang Zhandong e Li Hongliang, adotou uma abordagem inovadora. Em vez da queima direta da amônia, foi desenvolvido um motor que utiliza o metano como mediador. A técnica combina a queima do metano com o tratamento in situ dos gases de escape, permitindo a combustão indireta da amônia. Essa estratégia mantém as emissões de carbono próximas a zero e elimina as limitações técnicas associadas à combustão direta da amônia.

Rotas inovadoras: desacoplamento e acoplamento espaciais

A pesquisa propôs duas rotas inovadoras para implementar a ideia de motores de amônia mediados por metano: o “desacoplamento espacial” e o “acoplamento espacial”. Ambas as rotas oferecem soluções para evitar a formação de óxidos de nitrogênio durante a combustão e podem viabilizar a conversão de motores convencionais de combustível fóssil para motores de amônia.

Na rota de “desacoplamento espacial”, o processo ocorre em duas etapas. Primeiro, catalisadores à base de rutênio são usados para catalisar a pirólise do amoníaco, transformando-o completamente em nitrogênio e hidrogênio. Na segunda etapa, o hidrogênio produzido reage com o dióxido de carbono presente nos gases de escape, utilizando catalisadores de níquel, para gerar metano. Essa abordagem alcança uma conversão de dióxido de carbono de 97,4% e seletividade de metano próxima de 100%.

Já a rota de “acoplamento espacial” realiza a reação direta do amoníaco com o dióxido de carbono dos gases de escape, gerando nitrogênio, metano e água. Essa estratégia atinge conversões de 80,1% para o amoníaco e 49,3% para o dióxido de carbono, evitando o contato direto entre o amoníaco e o oxigênio, o que minimiza a formação de óxidos de nitrogênio prejudiciais.

Potencial de conversão e impacto ambiental

Os pesquisadores destacam que, com esse design, motores convencionais movidos a metano podem ser adaptados para operar com amônia. Além disso, o conceito abre caminho para a conversão de motores a gasolina ou diesel, substituindo o processo de metanização por reações de hidrogenação do dióxido de carbono, o que possibilita a produção de combustíveis líquidos como gasolina ou diesel a partir de amônia.

Essa abordagem representa um avanço significativo no uso de combustíveis alternativos, contribuindo para a neutralidade de carbono e oferecendo soluções viáveis para a transição energética no setor automotivo.