Boletín
Nº 206 - febrero 2020
El catalizador que elimina CO2
y produce hidrocarburos
El agua se divide en hidrógeno y oxígeno mediante
electrolisis, pero si además se añade CO2 a la mezcla se pueden
generar compuestos para fabricar textiles, pañales y hasta bebidas espirituosas.
Científicos norteamericanos, liderados por un español, han desarrollado un
catalizador que acelera esta reacción, a la vez que retira un gas de efecto
invernadero.
Enrique
Sacristán 12/2/2020 08:50 CEST
Ingenieros de la Universidad de Toronto
operando con el nuevo dispositivo catalizador. / Daria Perevezentsev
/ U of T Engineering
Un equipo de investigadores de Canadá y EE UU ha
desarrollado un catalizador que
convierte el dióxido de carbono en
sustancias químicas simples de forma rápida y eficiente. De esta manera
transforman el mayor gas de efecto
invernadero en productos útiles para la industria.
Un gas de efecto invernadero como el CO2
se transforma de forma rápida y eficiente en sustancias químicas de interés
para la industria
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"La tecnología de los electrolizadores de agua es bien
conocida: transforman agua y electricidad en hidrogeno y oxígeno, pero en
nuestro caso, añadimos CO2 al cóctel y, en lugar de producir hidrógeno,
podemos generar varios hidrocarburos,
como el etileno (el compuesto
orgánico más utilizado en todo el mundo) y el etanol", destaca a SINC el investigador F. Pelayo García de Arquer de la Universidad de Toronto.
"Así -explica- se pueden obtener materias primas para la fabricación de productos como pueden ser
materiales para la construcción, textiles, pinturas, componentes de aparatos
electrónicos, pañales... o incluso bebidas espirituosas".
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La clave del nuevo dispositivo es un recubrimiento polimérico que facilita el transporte del CO2
por la superficie del metal o electrodo del catalizador. En general, al dióxido
de carbono le cuesta penetrar en las soluciones acuosas y llegar a toda la
superficie de este material, de modo que cuando se aumenta el flujo de
electrones (corriente eléctrica) para llevar a cabo la reacción, no hay
suficiente CO2 para ser transformado.
Pero los autores, que publican su estudio en la revista Science, demuestran que se puede superar esa
limitación: "Hemos descubierto que cierta configuración de ionómeros (polímeros que
conducen iones y agua al catalizador) permite aumentar considerablemente la
facilidad con la que el CO2 se distribuye a lo largo de la
superficie catalítica, permitiendo de este modo alcanzar productividades más altas", apunta García de Arquer.
La adición del ionómero
sobre el metal catalizador aumenta el CO2 disponible para lograr la
reacción. / F. Pelayo García de Arquer et al.
Este recubrimiento de ionómeros
contiene partes hidrofóbicas (repelen el agua) e hidrofílicas
(atraen el agua) y se agrupa formando una capa ultrafina
de unos 10 nanómetros que ayuda a
mantener la reacción donde, a partir del gas CO2 y los hidrógenos
del agua (protones H+) se construye el hidrocarburo.
Actividades que parecían impensables
"Hace unos dos años, los sistemas de electrolisis de CO2
estaban limitados a productividades o corrientes eléctricas de decenas de
miliamperios por centímetro cuadrado, de modo que solo unas pocas moléculas de
este gas pueden transformarse en algo útil", dice el investigador, "pero
nuestro descubrimiento permite operar a corrientes
cien veces más altas, de más de un
amperio por centímetro cuadrado. De este modo, muchísimas más moléculas de
CO2 pueden ser transformadas, llegando a actividades que hace unos
años eran impensables".
Otra de las ventajas que destaca García de Arquer es que la fuente de electricidad necesaria para el
proceso "puede ser perfectamente
renovable, como la energía solar,
eólica o hidráulica, así que se trata de una manera de construir
hidrocarburos también renovables".
Los investigadores trabajan ahora en aumentar todavía más la
eficiencia del sistema y su estabilidad, que aunque ya
ronda las decenas de horas, todavía está lejos de las miles de horas de
operación de los electrolizadores de agua.
Catalizador con el recubrimiento de ionómeros desarrollado por los investigadores. (Foto: Daria
Perevezentsev / U of T Engineering)
y esquema de la producción de hidrocarburos renovables (etileno C2H4
y etanol C2H5OH) a partir de electricidad (electrones),
CO2, el H+ del agua y electrolitos (como el hidróxido de potasio,
KOH, que aumentan la conductividad iónica). El OH- resultante de la reacción es
transportado al ánodo del electrolizador, donde reacciona para generar O2.
(Imagen: Pelayo García de Arquer et al.)
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Cuadro
de datos
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Referencia bibliográfica:
F.
Pelayo García de Arquer et al. "CO2 electrolysis to multicarbon products at activities greater than 1 A cm−2".
Science, febrero de
2020.s
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Fuente: SINC
Derechos: Creative Commons.
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