Química

Nuevos catalizadores para obtener metano y otros hidrocarburos a partir de CO2

(NC&T) Al quemar combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural y el carbón, liberamos a la atmósfera grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2), un gas con efecto invernadero. En vez de contribuir al cambio climático global, los productores de CO2 podrían reciclar este gas en una amplia gama de hidrocarburos, pero esto sería sólo viable cuando para ello se empleara, como fuente de energía, a la luz solar.

El reciclaje del CO2 a través de su conversión en un combustible de alto contenido energético, adecuado para su uso en la actual infraestructura basada en los hidrocarburos, es una opción muy atractiva. Sin embargo, el proceso demanda mucha energía y sería viable sólo si se emplea una fuente de energía renovable para lograr esa conversión.

La conversión química del agua y el CO2 en metano es muy sencilla sobre el papel (una molécula de dióxido de carbono más dos moléculas de agua producen una molécula de metano y dos moléculas de oxígeno). Sin embargo, para que esta reacción pueda darse, se necesitan al menos ocho fotones por cada molécula.

Por eso, aunque convertir al dióxido de carbono y al agua en metano a través de la fotocatálisis es una idea atractiva, históricamente los intentos de lograrlo han registrado una tasa de conversión muy baja. Para lograr un rendimiento significativo en la síntesis de hidrocarburos se requiere de una fotocatálisis muy eficiente, que emplee la máxima energía disponible en la luz solar.

Hidrocarburos a partir de CO2
Craig A. Grimes. (Foto: PSU)
Craig A. Grimes, profesor de ingeniería eléctrica, y su equipo, emplearon nanotubos de dióxido de titanio dopados con nitrógeno y cubiertos con una fina capa de cobre y platino para convertir una mezcla de dióxido de carbono y vapor de agua en metano.

El equipo, que también incluyó entre sus filas a Oomman K. Varghese, Maggie Paulose y Thomas J. LaTempa, se valió de la luz natural para probar sus nanotubos en una cámara que contenía una mezcla de vapor de agua y dióxido de carbono.

Expusieron los nanotubos a la luz solar durante un periodo de dos horas y media a tres horas y media, cuando se recibieron del Sol entre 102 y 75 milivatios de energía por cada centímetro cuadrado expuesto. Obtuvieron un rendimiento en la producción de metano 20 veces superior al conseguido en los intentos anteriores conocidos, que se llevaron a cabo en condiciones de laboratorio exponiendo el sistema a luz ultravioleta intensa.




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