Optión
Si convierte el CO2 en gas de síntesis, obtiene una valiosa materia prima para la industria química. Los investigadores de TU Wien muestran cómo funciona esto incluso a temperatura ambiente y presión ambiental.
Cualquiera que piense en el CO2 probablemente pensará rápidamente en términos como nocivo para el clima o producto de desecho. Si bien el CO2 estuvo allí durante mucho tiempo, un producto de desecho puro, cada vez se desarrollan más procesos con los que el gas de efecto invernadero se puede convertir en valiosas materias primas. La química entonces habla de "productos químicos de valor agregado". Un nuevo material que hace esto posible fue desarrollado en la Universidad Tecnológica de Viena y recientemente presentado en la revista Communications Chemistry.
El grupo de investigación de Dominik Eder desarrolló un nuevo material que facilita la conversión de CO2. Estos son MOCHA: estos son compuestos organometálicos de calcogenolato que sirven como catalizadores. El resultado de la conversión electroquímica es el gas de síntesis, o syngas para abreviar, que es una materia prima importante para la industria química.
El CO2 se convierte en gas de síntesis
El gas de síntesis es una mezcla de monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2) y otros gases y se utiliza como materia prima para otras sustancias. Uno de los campos de aplicación más importantes es la producción de fertilizantes, en la que se produce amoníaco a partir del gas de síntesis. Sin embargo, también se puede utilizar para la producción de combustibles como el diésel o para la producción de metanol, que se utiliza en pilas de combustible. Dado que la extracción de CO2 de la atmósfera consume bastante energía, tiene sentido extraer CO2 de las plantas industriales. A partir de ahí, por lo tanto, puede servir como material de partida para varios productos químicos.
Sin embargo, los métodos anteriores requieren altas temperaturas y presiones, así como catalizadores caros. Por lo tanto, los investigadores vieneses buscaron catalizadores con los que también se pueda producir gas de síntesis a bajas temperaturas y presión ambiental. "Los MOCHA funcionan de manera diferente a los catalizadores utilizados hasta la fecha: en lugar de calor, se suministra electricidad para activar el catalizador e iniciar la conversión de CO2 en gas de síntesis", explica el líder de grupo junior Dogukan Apaydin, quien está a cargo de los métodos de conversión de CO2 en el investigaciones del grupo de investigación.
Los MOCHA como solucionadores de problemas
Los MOCHA forman una clase de materiales que se desarrollaron hace casi 20 años, pero aún no han encontrado ninguna aplicación. Por lo tanto, los materiales híbridos orgánicos-inorgánicos solo han ganado popularidad en los últimos años. Los investigadores de la TU reconocieron el potencial de los MOCHA como catalizadores y realizaron experimentos con ellos por primera vez. Sin embargo, se enfrentaron a una serie de problemas: los métodos de síntesis anteriores solo producían pequeñas cantidades de producto y requerían mucho tiempo. "Usando nuestro método de síntesis, pudimos aumentar significativamente la cantidad de producto y acortar la duración de 72 a cinco horas", explica Apaydin, el novedoso proceso de fabricación de MOCHA.
Las primeras pruebas mostraron que el rendimiento catalítico de los MOCHA en la producción de gas de síntesis a partir de CO2 es comparable al de los catalizadores previamente establecidos. Además, requieren mucha menos energía ya que toda la reacción se puede realizar a temperatura ambiente. Además, los MOCHA han demostrado ser extremadamente estables. Se pueden usar en diferentes solventes, a diferentes temperaturas o bajo diferentes condiciones de pH, y conservan su forma incluso después de la catálisis.
Sin embargo, hay algunos parámetros que el equipo de Dogukan Apaydin y la estudiante de doctorado Hannah Rabl todavía están investigando. El uso de los mismos electrodos varias veces para entregar energía en forma de corriente muestra una ligera caída en el rendimiento. Ahora se está investigando en experimentos a largo plazo cómo se puede mejorar aún más la conexión entre los MOCHA y los electrodos para evitar esta caída en el rendimiento. “Todavía estamos en una etapa temprana de aplicación”, señala Dogukan Apaydin. “Me gusta comparar esto con los sistemas solares, que hace 30 años eran mucho más complejos y costosos de producir que en la actualidad. Sin embargo, con la infraestructura adecuada y la voluntad política, los MOCHA también pueden usarse ampliamente en el futuro en la conversión de CO2 en gas de síntesis y, por lo tanto, hacer su contribución a la protección del clima", asegura Apaydin.
