L'azoto è abbondantemente disponibile in natura e costituisce la base per molti prodotti di valore, sia naturali che artificiali. Ciò richiede una reazione nota come "fissazione dell'azoto", per cui l'azoto molecolare viene suddiviso in due atomi di azoto che possono poi essere collegati ad altri elementi come il carbonio o l'idrogeno. Ma eseguire la fissazione dell'azoto per produrre ammoniaca su scala industriale richiede condizioni difficili con temperatura e pressione molto elevate. Gli scienziati dell'EPFL hanno ora sviluppato un composto a base di uranio che consente la fissazione dell'azoto in condizioni ambientali. Il lavoro, pubblicato in Natura , costituisce una base per lo sviluppo di catalizzatori più efficienti, mentre evidenzia nuovi concetti che possono essere estesi ai metalli oltre l'uranio.

Nonostante sia ampiamente utilizzato, l'ammoniaca non è così facile da fare. Il metodo principale per produrre ammoniaca a livello industriale oggi è il processo Haber-Bosch, che utilizza un catalizzatore a base di ferro e temperature intorno a 450 ^o C e una pressione di 300 bar, quasi 300 volte la pressione al livello del mare.

Il motivo è che l'azoto molecolare, come si trova nell'aria, non reagisce molto facilmente con altri elementi. Ciò rende la fissazione dell'azoto una sfida considerevole. Nel frattempo, numerosi microrganismi si sono adattati per eseguire la fissazione dell'azoto in condizioni normali e all'interno dei fragili confini di una cellula. Lo fanno utilizzando enzimi la cui biochimica ha ispirato i chimici per le applicazioni nell'industria.

Il laboratorio di Marinella Mazzanti all'EPFL ha sintetizzato un complesso contenente due ioni uranio(III) e tre centri di potassio, tenuti insieme da un gruppo nitruro e da una struttura flessibile di metalloleganti. Questo sistema può legare l'azoto e dividerlo in due in ambiente, condizioni blande aggiungendo idrogeno e/o protoni o monossido di carbonio al complesso di azoto risultante. Di conseguenza, l'azoto molecolare viene scisso, e si lega naturalmente con idrogeno e carbonio.

Lo studio dimostra che un complesso molecolare di uranio può trasformare l'azoto molecolare in composti a valore aggiunto senza la necessità delle dure condizioni del processo Haber-Bosch. Apre anche la porta per la sintesi di composti azotati oltre l'ammoniaca, e costituisce la base per lo sviluppo di processi catalitici per la produzione di molecole organiche contenenti azoto dall'azoto molecolare.