Conversión de CO2 en un producto de valor agregado para la industria con MOCHA

Al pensar en el dióxido de carbono, probablemente se nos ocurren rápidamente términos como daño climático o producto de desecho. Si bien el CO2 ha sido eso 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. Los investigadores hablan de «productos químicos de valor agregado». Un nuevo material que hace esto posible fue desarrollado en Technischen Universität Wien (TU Wien) y recientemente presentado en la revista Communications Chemistry.

Investigadores del grupo del Prof. Dominik Eder desarrollaron un nuevo material que facilita la conversión de CO2. Estos son MOCHA, 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 material básico para otras sustancias. Uno de los campos de aplicación más importantes es la producción de fertilizantes, en la que se produce amoníaco a partir de 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, tomar CO2 de las plantas industriales es una buena opción. A partir de ahí, puede servir como material de partida para varios productos químicos.

Sin embargo, los métodos anteriores requieren altas temperaturas y presiones, así como catalizadores costosos. Por lo tanto, los investigadores vieneses buscaban catalizadores que también pudieran usarse para producir gas de síntesis a bajas temperaturas y presión atmosférica.

«Los MOCHA funcionan de manera diferente a los catalizadores utilizados hasta ahora: en lugar de calor, se suministra electricidad para activar el catalizador y desencadenar la conversión de CO2 en gas de síntesis«, explica Dogukan Apaydin, líder del grupo junior, responsable de los esfuerzos de investigación para la conversión de CO2 en el grupo de investigación.

MOCHA como solución de problemas

Los MOCHA son una clase de material que se desarrolló hace casi 20 años, pero aún no ha encontrado ninguna aplicación. Los materiales híbridos orgánicos-inorgánicos han vuelto a ganar 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, encontraron algunos problemas: los métodos de síntesis anteriores solo producían pequeñas cantidades de producto y requerían mucho tiempo. «Con la ayuda de nuestro método de síntesis, pudimos aumentar significativamente la cantidad de producto y reducir el tiempo de 72 a cinco horas«, explica Apaydin.

Las pruebas iniciales 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 llevar a cabo a temperatura ambiente. Además, los MOCHA demuestran ser extremadamente estables. Pueden usarse en diferentes disolventes, a diferentes temperaturas o bajo diferentes condiciones de pH y conservan su estructura incluso después de la catálisis.

Una etapa de aplicación temprana

Sin embargo, hay algunos parámetros que el equipo de Dogukan Apaydin y la estudiante de doctorado Hannah Rabl continúa investigando. Si los mismos electrodos se usan varias veces para suministrar energía en forma de potencia, hay 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«, admite Dogukan Apaydin. «Me gusta comparar esto con los paneles solares, que eran mucho más complejos y costosos de producir hace 30 años que en la actualidad. Pero con la infraestructura adecuada y la voluntad política, los MOCHA también pueden usarse ampliamente en el futuro para convertir CO2 en gas de síntesis y hacer así su contribución a la protección del clima«.

Fuente: Communications Chemistry.