El producto químico más utilizado por las industrias en el mundo es el amoniaco. Es una sustancia química clave, que encuentra aplicaciones que van desde fertilizantes hasta la industria automotriz, de polímeros, plásticos y productos farmacéuticos. Pero la producción de una tonelada de amoniaco, a través del proceso convencional (termoquímico o Haber Bosch), genera el doble en toneladas de CO2. “Actualmente, el 30% de las emisiones globales de dióxido de carbono y gases de efecto invernadero que van a la atmósfera proviene de la industria química. No podemos evitar el amoniaco. Es importante que desarrollemos un proceso que sea limpio para producirlo en industrias, a través de la electroquímica”, explica Kamala Kanta, profesor tenure track del Departamento Académico de Ciencias, Sección Química.

Natural de Odisha, India, y un apasionado por la investigación, el profesor Kamala ya tenía un Doctorado en Fotocatálisis y Electroquímica, y un posdoctorado en India, cuando el 2019 ganó dos becas simultáneamente: la GOT Energy Talent Fellowship (MSCA COFUND), de la Unión Europea, y la beca Fondecyt, de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) de Chile. Fue así que, desde la Universidad Católica de Chile, se especializó en la reducción de CO2 a etanol, etileno e hidrocarburos. Su adaptación a Sudamérica no fue difícil, pues siempre le ha gustado la cultura latinoamericana. “En India, también tenemos dioses y culturas milenarias, nuestro ‘Inti’ y nuestro ´Viracocha’, mucha biodiversidad también. La cultura de familia es un concepto muy fuerte en mi país, como acá”, cuenta.

Hemos construido un electrolizador que puede convertir agua contaminada con nitrato -de las propias industrias- en amoniaco, aplicando bajo voltaje. Podemos reciclar estas aguas residuales, de ahí que es un proceso de economía circular".

Una industria química más respetuosa con el medioambiente

En Chile, estaba muy avanzada la investigación sobre descarbonización de las industrias y vio una oportunidad de explorar el campo de la electroquímica en el Perú, donde aún no había tanta investigación al respecto. El 2022 obtuvo el puesto de profesor tenure track en la PUCP, donde continúa su estudio con apoyo principalmente del Centro de Caracterización de Materiales (CAM PUCP) y el Departamento de Ciencias -Sección Química-, además del Grupo de Ciencia de Materiales y Energías Renovables (MatER-PUCP).

Pero ¿cómo funciona la producción de químicos básicos adoptando la sostenibilidad, y por qué su investigación contribuye a una industria química más limpia y respetuosa con el medio ambiente? Con el método convencional que utiliza la industria para producir amoniaco, el hidrógeno y el nitrógeno se comprimen y bombean a muy alta temperatura y alta presión. Es un proceso no sostenible, de ahí que el doctor Kanta esté proponiendo un método alternativo, que implique usar menos electricidad a través de la electroquímica, que no necesita alta presión ni alta temperatura. “En electroquímica, también usamos el mismo proceso que usan los industriales: la combinación de nitrógeno e hidrógeno para obtener amoniaco, pero el proceso electroquímico puede operar con energía renovable y muy poco voltaje, de lo que resulta un amoniaco ‘limpio’”, explica.

Pero este proceso no ocurre solo, necesita un catalizador. “Desarrollamos electrocatalizadores nanoestructurados que contienen metales de bajo costo para reducir el gasto de capital en todo el proceso de electrólisis. Hemos construido un electrolizador que puede convertir agua contaminada con nitrato -de las propias industrias- en amoniaco, aplicando bajo voltaje. Podemos reciclar estas aguas residuales, de ahí que es un proceso de economía circular”, dice.

Actualmente, el profesor Kamala trabaja en colaboración con  la Technische Universität Ilmenau (TU Ilmenau), de Alemania, para construir un prototipo de electrolizador industrial que producirá amoniaco verde. “Todos los procesos que ahora ocurren en la industria emiten mucho dióxido de carbono y gases invernaderos en nuestro ambiente. Lamentablemente, todavía no tenemos ninguna estrategia para abordar la contaminación industrial. El mundo tiene que pensar una estrategia para cambiar eso”, expresa.