Il professor PJ Cullen ha passato sei anni a inseguire un sogno che sembrava impossibile: creare fertilizzanti sostenibili dall’aria usando solo elettricità. Mentre l’industria continua a dipendere da processi centenari che bruciano gas naturale e rilasciano tonnellate di CO2, il suo team all’Università di Sydney ha fatto quello che molti ritenevano impossibile. Hanno “imbottigliato” la potenza di un fulmine e l’hanno usata per trasformare l’aria in ammoniaca.
Il risultato? Una tecnologia che potrebbe finalmente rendere verdi i fertilizzanti sostenibili che nutrono metà del pianeta.
La sfida dei fertilizzanti sostenibili moderni
L’ammoniaca è il cuore dei fertilizzanti sostenibili che alimentano quasi la metà della produzione alimentare mondiale. Senza di essa, semplicemente non riusciremmo a sfamare l’umanità. Eppure, il processo che usiamo per produrla è rimasto sostanzialmente invariato dal 1918: il metodo Haber-Bosch, che richiede temperature altissime, pressioni enormi e soprattutto tanto gas naturale.
Questo processo industriale contribuisce direttamente all’1% delle emissioni globali di gas serra. Per produrre i fertilizzanti sostenibili che dovrebbero far crescere il nostro cibo, bruciamo combustibili fossili su scala industriale. È un paradosso che ha spinto Cullen e la sua squadra della School of Chemical and Biomolecular Engineering a cercare un’alternativa.
Il plasma che imita la natura
La soluzione l’hanno trovata osservando quello che accade naturalmente durante i temporali. I fulmini spezzano le molecole di azoto nell’aria, creando composti che diventano nutrimento per le piante. Il team australiano ha replicato questo processo usando quello che chiamano “fulmini artificiali”: scariche di plasma controllate che eccitano le molecole di azoto e ossigeno direttamente dall’aria.
La tecnologia funziona in due fasi. Prima, una colonna di plasma (visivamente simile a un fulmine in miniatura) attiva le molecole dell’aria. Successivamente, questi composti vengono passati attraverso un elettrolizzatore a membrana, una scatola argentata apparentemente modesta dove avviene la magia: la conversione in ammoniaca gassosa.
Fertilizzanti sostenibili senza compromessi
Quello che rende speciale questa scoperta, pubblicata su Angewandte Chemie International Edition, è che produce ammoniaca direttamente in forma gassosa. Altri laboratori erano riusciti a creare solo ammonio in soluzione, che richiede passaggi aggiuntivi e più energia per essere trasformato nel prodotto finale.
Il metodo australiano aggira completamente questi ostacoli. Non servono temperature estreme, pressioni folli o purezza estrema di azoto e idrogeno. L’aria normale va benissimo, e l’energia può arrivare da fonti rinnovabili.
Il futuro decentralizzato dei fertilizzanti sostenibili
“Attualmente, produrre ammoniaca richiede impianti centralizzati e trasporto su lunghe distanze”, spiega Cullen. “Abbiamo bisogno di fertilizzanti sostenibili a basso costo, decentralizzati e scalabili”. La sua tecnologia potrebbe finalmente rendere possibile tutto questo.
Invece delle enormi fabbriche attuali che devono stare vicino alle fonti di gas naturale, si potrebbero avere piccoli impianti distribuiti ovunque servano fertilizzanti sostenibili. Immaginatevi unità compatte alimentate da pannelli solari che producono ammoniaca direttamente nelle zone rurali, come già sperimentato con altri progetti.
Chissà, forse un giorno guarderemo ai fertilizzanti sostenibili prodotti con fulmini artificiali come guardiamo oggi ai pannelli solari: una tecnologia che sembrava strana ma che è diventata normale. E le piante, probabilmente, apprezzeranno di essere nutrite con la stessa energia che le ha sempre fatte crescere dopo i temporali.
