Se descubre un nuevo catalizador para reciclar el dióxido de carbono
Imagínese si pudiéramos tomar el CO2 , el más notorio de los gases de efecto invernadero, y convertirlo en algo útil. Algo así como plástico, por ejemplo. Los efectos positivos podrían ser dramáticos, ya que desviarían el CO2 de la atmósfera y reducirían la necesidad de combustibles fósiles para fabricar productos.
Un grupo de investigadores, liderado por el grupo Ted Sargent de la Universidad de Toronto, acaba de publicar resultados que se aproximan a esta idea.
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Usando la energía de luz canadiense y una nueva técnica, pudieron identificar las condiciones que convierten el CO2 en etileno de una manera muy eficiente. El etileno, a su vez, se utiliza para fabricar polietileno, el plástico más utilizado en la actualidad, cuya producción mundial anual ronda los 80 millones de toneladas.
«Este experimento no pudo haber sido realizado en ningún otro lugar del mundo, y estamos fascinados con los resultados», dice Phil De Luna , estudiante de doctorado de U.T., el investigador principal de este proyecto.
La ciencia
En el corazón de este trabajo está la reacción de reducción de dióxido de carbono, en el que el CO2 se convierte en otros productos químicos a través del uso de corriente eléctrica y una reacción química, con la ayuda de un catalizador.
Muchos metales pueden servir como catalizadores en este tipo de reacción: el oro, la plata y el zinc pueden formar monóxido de carbono, mientras que el estaño y el paladio pueden formar formiato. Solo el cobre puede producir etileno, el componente principal del plástico de polietileno.
«El cobre es un metal mágico. Es mágico porque puede producir muchos productos químicos diferentes, como metano, etileno y etanol, pero controlarlo es lo que lo hace es difícil», dice De Luna.
Precisamente este es el resultados del trabajo del equipo. Pudieron diseñar un catalizador e identificar las condiciones ideales para maximizar la producción de etileno, al tiempo que minimiza la producción de metano a casi nada.
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Junto con la tecnología de captura de carbono, esto podría conducir a un mecanismo de producción increíblemente ecológicos para los plásticos de uso común, mientras se secuestran gases nocivos de efecto invernadero.
«Creo que el futuro estará lleno de tecnologías que generan valor a partir del desperdicio». Es emocionante porque estamos trabajando para desarrollar nuevas formas sostenibles de satisfacer las demandas de energía del futuro», dice De Luna.
Técnicas innovadoras y casualidad
Un equipo especial desarrollado por el científico senior de CLS Tom Regier hizo posible que los investigadores pudieran estudiar la morfología o forma y el entorno químico del catalizador de cobre a lo largo de la reacción de reducción de CO2 en tiempo real.
«Esto nunca se ha hecho antes», dice el estudiante de doctorado Rafael Quintero-Bermúdez, el otro coautor principal del trabajo. «Esta medición nos permitió dar respuestas a una gran cantidad de preguntas sobre cómo se lleva a cabo el proceso y cómo se puede mejorarlo».
Al identificar precisamente las condiciones condiciones que maximizan la producción de etileno durante la reacción, es posible diseñar un catalizador que las satisfaga.
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Quintero-Bermúdez y De Luna se acercaban al final de su tiempo asignado de investigación en el CLS cuando llegaron los resultados clave. Después de innumerables horas de trabajo y muchos intentos fallidos, el experimento funcionó.
«Estábamos a punto de darnos por vencidos, pero cuando llegaron los resultados, fueron tan buenos que pudimos relajarnos. Resultados realmente hermosos», dice Quintero-Bermudez.
Regier estaba igualmente satisfecho con el trabajo.
«Estamos trabajando constantemente para desarrollar más y mejores herramientas para que la comunidad científica las utilice. Es gratificante cuando las herramientas se utilizan para resolver problemas complejos en aplicaciones importantes», dice Regier.
La calidad de los resultados hablan por si solos. Estaban entre las primeras investigaciones a publicarse en el flamante diario Nature Catalysis.
Este proyecto fue una colaboración entre científicos de la Universidad de Toronto, de la Universidad de California, Berkeley y CLS.
