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En un estudio recién publicado por la Universidad Northwestern, el nuevo catalizador convirtió con éxito el CO2 en CO, un bloque de construcción importante para producir una variedad de productos químicos útiles. Cuando la reacción ocurre en presencia de hidrógeno, por ejemplo, el CO2 y el hidrógeno se transforman en gas de síntesis (o syngas), un precursor altamente valioso para producir combustibles que podrían reemplazar potencialmente la gasolina.
Crédito de la imagen esquemática: Milad Khoshooei en la Universidad Northwestern. Haga clic aquí para acceder a la página del comunicado de prensa.
Con los avances recientes en tecnologías de captura de carbono, la captura de carbono después de la combustión se está convirtiendo en una opción plausible para ayudar a abordar la crisis mundial del cambio climático. Pero cómo manejar el carbono capturado sigue siendo una pregunta sin respuesta. El nuevo catalizador podría proporcionar una solución para desechar el potente gas de efecto invernadero convirtiéndolo en un producto más valioso.
"Incluso si dejáramos de emitir CO2 ahora, nuestra atmósfera seguiría teniendo un exceso de CO2 como resultado de las actividades industriales de los siglos pasados", dijo Milad Khoshooei de Northwestern, quien copresidió el estudio. "No hay una solución única para este problema. Necesitamos reducir las emisiones de CO2 y encontrar nuevas maneras de disminuir la concentración de CO2 que ya está en la atmósfera. Debemos aprovechar todas las soluciones posibles."
"No somos el primer grupo de investigación en convertir el CO2 en otro producto", dijo Omar K. Farha de Northwestern, autor senior del estudio. "Sin embargo, para que el proceso sea verdaderamente práctico, se necesita un catalizador que cumpla con varios criterios cruciales: asequibilidad, estabilidad, facilidad de producción y escalabilidad. Equilibrar estos cuatro elementos es clave. Afortunadamente, nuestro material sobresale en cumplir con estos requisitos."
Experto en tecnologías de captura de carbono, Farha es el Profesor Charles E. and Emma H. Morrison de Química en el Colegio de Artes y Ciencias de Weinberg de Northwestern. Después de comenzar este trabajo como candidato a doctorado en la Universidad de Calgary en Canadá, Khoshooei ahora es becario postdoctoral en el laboratorio de Farha.
Soluciones de la despensa
El secreto detrás del nuevo catalizador es el carburo de molibdeno, un material cerámico extremadamente duro. A diferencia de muchos otros catalizadores que requieren metales caros como platino o paladio, el molibdeno es un metal barato, no precioso y abundante en la Tierra.
Para transformar el molibdeno en carburo de molibdeno, los científicos necesitaban una fuente de carbono. Descubrieron una opción económica en un lugar inesperado: la despensa. Sorprendentemente, el azúcar —el blanco y granulado que se encuentra en casi todos los hogares— sirvió como una fuente barata y conveniente de átomos de carbono.
"Cada día que intentaba sintetizar estos materiales, traía azúcar al laboratorio desde mi casa", dijo Khoshooei. "En comparación con otras clases de materiales comúnmente usados para catalizadores, el nuestro es increíblemente barato."
Exitosamente selectivo y estable
Cuando probaron el catalizador, Farha, Khoshooei y sus colaboradores quedaron impresionados por su éxito. Operando a presiones ambientales y altas temperaturas (300-600 °C), el catalizador convirtió el CO2 en CO con una selectividad del 100%.
Una alta selectividad significa que el catalizador actuaba solo sobre el CO2 sin perturbar los materiales circundantes. En otras palabras, la industria podría aplicar el catalizador a grandes volúmenes de gases capturados y apuntar selectivamente solo al CO2. El catalizador también permaneció estable con el tiempo, lo que significa que se mantuvo activo y no se degradó.
"En química, no es raro que un catalizador pierda su selectividad después de unas pocas horas", dijo Farha. "Pero, después de 500 horas en condiciones duras, su selectividad no cambió."
Esto es particularmente notable porque el CO2 es una molécula estable —y obstinada—.
"Convertir el CO2 no es fácil", dijo Khoshooei. "El CO2 es una molécula químicamente estable, y tuvimos que superar esa estabilidad, lo que requiere mucha energía.
Enfoque tándem para la limpieza de carbono
El desarrollo de materiales para la captura de carbono es un enfoque principal del laboratorio de Farha. Su grupo desarrolla estructuras metal-orgánicas (MOFs), una clase de materiales nanoestructurados altamente porosos que Farha compara con "esponjas de baño sofisticadas y programables". Farha explora los MOFs para diversas aplicaciones, incluida la extracción de CO2 directamente del aire.
Ahora, Farha afirma que los MOFs y el nuevo catalizador podrían trabajar juntos para desempeñar un papel en la captura y secuestro de carbono.
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"En algún momento, podríamos emplear un MOF para capturar CO2, seguido por un catalizador que lo convierta en algo más beneficioso", sugirió Farha. "Un sistema tándem que utilice dos materiales distintos para dos pasos secuenciales podría ser el camino a seguir."
"Esto podría ayudarnos a responder a la pregunta: '¿Qué hacemos con el CO2 capturado?'", agregó Khoshooei. "Por ahora, el plan es almacenarlo bajo tierra. Pero los depósitos subterráneos deben cumplir muchos requisitos para almacenar de manera segura y permanente el CO2. Queríamos diseñar una solución más universal que pueda utilizarse en cualquier lugar mientras agrega valor económico."
Farha es miembro del Instituto Internacional de Nanotecnología y afiliado docente del Instituto Paula M. Trienens de Sostenibilidad y Energía.
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Esta tecnología de catalizadores podría ser justo lo que se necesita para iniciar el reciclaje del CO2. Es una lástima que haya tanta estafa en torno al calentamiento global en el comunicado de prensa. Se tolera porque adentrarse más en la investigación del reciclaje va a necesitar financiación y, por ahora, los defensores del calentamiento global tienen agarrados los bolsillos.
Por ahora, los biólogos, agrónomos y botánicos están horrorizados por este tipo de informes. Limpiar el CO2 hace que las personas informadas se pregunten de dónde vendrá la comida para las criaturas si los humanos "limpian" la fuente de alimentos lejos de las plantas verdes. ¿Qué es lo que consumen para vivir y crecer los cerezos, naranjos, manzanos, trigo, arroz, maíz, papas, álamos, algas, caña de azúcar? CO2
Por Brian Westenhaus a través de New Energy and Fuel
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