Científicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han descubierto un nuevo proceso para la reducción electroquímica selectiva de dióxido de carbono (CO2) en etanol utilizando catalizadores compuestos de cobre-plata (Cu-Ag).
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Yeo Boon Siang Jason, del Departamento de Química de NUS, en colaboración con otro equipo dirigido por Federico Calle-Vallejo de la Universidad de Barcelona, han demostrado que una afluencia de moléculas de CO, proporcionadas por cocatalizadores de plata (Ag), activa una ruta mecanística en Cu, que de otra forma se encuentra bloqueada, que convierte el gas CO2 en etanol.
Una serie de catalizadores compuestos de Cu-Ag, fabricados a partir de una mezcla de nanocables de Cu derivados de óxido y polvos de Ag, fueron probados para las actividades electroquímicas de reducción de CO2. Durante el proceso, la Ag convierte el CO2 en CO y luego ñas moléculas de CO migran a los puntos activos de Cu para una mayor reducción a hidrocarburos (etileno) y alcoholes (etanol).
Los investigadores variaron la relación Ag/Cu y los tamaños de partículas de Ag en los compuestos para aumentar la afluencia de CO desde la Ag a los sitios activos en el material Cu. Los resultados experimentales mostraron que la mayor entrada de CO mejoró la producción de etanol hasta en cinco veces, con poco impacto en la producción de etileno.
Las simulaciones teóricas sobre el mecanismo de reacción mostraron que, en lugar del paso de CO+CO que da como resultado la formación de etileno, el paso dominante para la formación del enlace CC en la interfaz Cu-Ag fue el paso de CO+CHx. El etanol fue el único producto cuando la reacción avanzó a través del paso CO+CHx , que se encontró que ocurría en sitios activos diferentes de aquellos que facilitaban la formación de etileno a través del paso CO+CO.
Los próximos pasos del equipo derivados de este hallazgo incluyen maximizar los sitios activos a través del perfeccionamiento en el diseño del catalizador y la producción mejorada mediante una configuración de celda de flujo de alto rendimiento.
Yeo dijo que «El concepto de que una vía previamente cerrada puede abrirse por una afluencia de intermedios, como se demostró en este trabajo, abre nuevas posibilidades para descubrir nuevos mecanismos sintéticos que antes eran inaccesibles».
