China le da la vuelta al tablero: utiliza la IA para convertir sus aguas residuales en amoníaco para fertilizantes

Un equipo de investigadores chinos ha diseñado un catalizador que transforma los nitratos presentes en las aguas residuales industriales en amoníaco, el componente básico de los fertilizantes. El proceso trabaja a temperatura ambiente y logra un rendimiento 2,7 veces superior al de los catalizadores convencionales.

El estudio fue portada del Journal of the American Chemical Society el 18 de marzo de 2026. Para desarrollarlo, el equipo combinó el principio de ácidos y bases blandas y duras de la química de coordinación con un modelo de inteligencia artificial basado en aprendizaje profundo.

¿Cómo usa China la IA para convertir aguas residuales en amoníaco para fertilizantes?

La investigadora Han Lili y su equipo del Instituto de Investigación sobre la Estructura de la Materia de Fujian, Academia China de Ciencias, partieron de un problema central en la síntesis de catalizadores de doble átomo, ya que fabricarlos era una tarea de prueba y error.

Para superarlo, diseñaron una estrategia guiada por el principio de ácidos y bases blandas y duras, que establece cómo interactúan los metales con el soporte del catalizador. El modelo de inteligencia artificial basado en aprendizaje profundo que entrenaron identificó dentro de ese marco los pares de metales con mayor propensión a emparejarse, lo que permitió orientar la síntesis de forma sistemática.

El equipo sintetizó así 14 catalizadores distintos con elementos de tierras raras, entre ellos itrio, escandio, lantano, cerio, samario, europio, erbio e iterbio.

Al electrolizar agua con alto contenido de nitratos, el rendimiento de amoníaco fue 2,7 veces superior al de los catalizadores convencionales. La carga metálica de los materiales, de entre el 12,8 y el 30,7% en peso, supera en más de cuatro veces el valor de referencia anterior en este campo.

¿Por qué los nitratos de las aguas residuales son el punto de partida del proceso?

El nitrógeno que la agricultura y la industria vierten al agua en forma de nitratos es un contaminante que favorece la proliferación de algas y la formación de zonas sin oxígeno en ríos y mares. La reducción electroquímica que propone el equipo del Instituto de Fujian opera a temperatura ambiente y convierte ese nitrógeno contaminante directamente en amoníaco, sin requerir gas natural ni carbón.

Ese amoníaco es la materia prima de la urea, el fertilizante nitrogenado más utilizado en el mundo. La urea se produce combinando amoníaco con dióxido de carbono en un proceso industrial que depende casi por completo del gas natural. La vía que propone el equipo no reemplaza ese proceso de forma inmediata, pero reduce la dependencia de los combustibles fósiles en la cadena de producción del insumo agrícola.

¿Qué cambia para el mercado global de fertilizantes con este avance chino?

La dependencia del gas natural en la producción de urea ha generado tensiones en los mercados internacionales de fertilizantes. Gran parte del comercio mundial de este producto fluye desde Oriente Medio, donde el estrecho de Ormuz funciona como punto de paso crítico. Cualquier perturbación allí eleva los precios de forma directa.

Según el South China Morning Post, India, el segundo mayor importador mundial de urea, se vio forzada en abril de 2026 a adquirir 2,5 millones de toneladas a casi el doble del precio pagado dos meses antes, en el contexto de la guerra con Irán.

China, por su parte, ha mantenido su producción interna de fertilizantes estable gracias a una ruta basada en carbón. Sin embargo, tanto esta vía como la del gas exigen una síntesis de amoníaco intensiva en energía, lo que convierte en relevante cualquier proceso alternativo de bajo consumo.

Por otro lado, un proceso que aproveche el nitrógeno de las aguas residuales para obtener amoníaco a bajo coste tampoco sustituiría las grandes plantas industriales de forma inmediata. Sin embargo, sí podría funcionar como tecnología de respaldo.