Ahora, Nakamura y sus colegas han demostrado un proceso electrocatalítico utilizando un solo catalizador que puede convertir los nitritos en monóxido de nitrógeno (NO), óxido nitroso (N_dosO), nitrógeno molecular (N_dos) o amonio (NH₄^🇧🇷) dependiendo de tres parámetros experimentales fácilmente variados.

Es importante destacar que estos compuestos objetivo se produjeron en porcentajes elevados (selectividades) que rivalizan con los obtenidos por catalizadores específicos optimizados para un solo compuesto objetivo.

El secreto del éxito del equipo fue la capacidad de transferir protones y electrones por separado, en lugar de hacerlo simultáneamente. Convencionalmente, los electrones y protones se intercambian al mismo tiempo en las reacciones electrocatalíticas, pero el equipo adoptó una nueva estrategia que permitía intercambiar electrones y protones uno tras otro. Esto les permitió adaptar las condiciones para cada transferencia.

“Este nuevo enfoque ofrece un control mucho mayor sobre las reacciones y existe un gran potencial para aplicarlo a otros sistemas químicos”, dice Nakamura. “Nuestro trabajo demuestra que es posible lograr un alto control sobre la selectividad del producto, incluso cuando se usa un solo catalizador para una red de reacción compleja”.

Nakamura señala que la capacidad de producir fertilizantes a partir de energías renovables es particularmente importante para Japón debido a la alta dependencia del país de los fertilizantes importados y la baja autosuficiencia en la producción de alimentos.

El equipo pretende ahora aplicar la regulación electroquímica del ciclo del nitrógeno a las piscifactorías, donde la acumulación de nitratos y nitritos en el fondo marino provoca mareas rojas.