Utilizar dióxido de carbono para elaborar combustibles y otros productos que hoy se fabrican a partir del petróleo

El dióxido de carbono es liberado a la atmósfera de dos formas básicas: de manera natural, por ejemplo a través de la respiración de las plantas y la descomposición, así como de manera artificial, a partir de las actividades humanas, como la deforestación, la producción de cemento y la generación de energía mediante la quema de combustibles fósiles.

El exceso de dióxido de carbono en la atmósfera como consecuencia de esas actividades humanas está impulsando el calentamiento global y otros daños medioambientales. Aislarlo y almacenarlo como un desecho es una opción, pero costosa. En cambio, si ese dióxido de carbono apartado de la atmósfera se emplea para fabricar productos útiles, el trabajo de retirarlo de la atmósfera y/o impedir que ingrese en ella se puede autofinanciar y de este modo resulta del todo viable.

Esta es la idea con la que trabaja el equipo de Chunshan Song, de la Universidad Estatal de Pensilvania en University Park, Estados Unidos. Song planea usar el dióxido de carbono como materia prima para crear combustibles, materiales y otras sustancias químicas de utilidad que se producen tradicionalmente a partir del petróleo. Song es uno de los más reputados expertos mundiales en el método conocido como conversión o utilización del dióxido de carbono, y preside un comité para la Conferencia Internacional sobre la Utilización del Dióxido de Carbono (ICCDU por sus siglas en inglés).

En su laboratorio del campus de University Park, Song ha visto resultados que indican que la conversión del dióxido de carbono podría ser la mejor solución a largo plazo para reducir el exceso de este gas en la atmósfera.

El objetivo principal de Song en su investigación, y el sueño que ha alimentado más de una década de sus estudios de conversión del dióxido de carbono, es desarrollar un ciclo de energía sostenible para el futuro. Parte de ello supone abordar lo que él ve como un desequilibrio en el ciclo natural global del carbono en el mundo.

Normalmente, el dióxido de carbono en el aire es absorbido por las plantas que crecen a través de la fotosíntesis, y estas son comidas por animales o mueren por otras causas. La materia de los animales y vegetales en descomposición es utilizada por los microbios para su proceso de respiración, y este proceso libera carbono de vuelta a la atmósfera, que continúa el ciclo. Sin embargo, el rápido consumo de combustibles fósiles, que libera dióxido de carbono, ha descompensado ese equilibrio. La mayor parte del carbón, del petróleo, del gas natural y de otros combustibles fósiles que usamos hoy en día como energía se originaron hace entre 280 y 300 millones de años. Se queman en cuestión de minutos, lo que significa que estamos gastándolos millones de veces más rápido que su periodo de formación. De ningún modo esta práctica puede ser sostenible.

El objetivo de la conversión del dióxido de carbono es descomponerlo en sus componentes (moléculas de carbono y oxígeno), y después usar esos componentes como piezas de construcción para materiales diferentes. El enfoque de Song precisa de tres ingredientes principales: dióxido de carbono, un catalizador químico e hidrógeno, que se puede obtener cuando se descomponen químicamente moléculas de agua usando energía renovable, como ocurre con el proceso de la electrólisis si se energiza con electricidad proveniente de paneles solares.

Los catalizadores pueden regular cómo se hacen encajar las moléculas de carbono e hidrógeno, y juegan un papel crítico en qué productos pueden crearse a través de la conversión del carbono.

El equipo de Song ha estado creando y probando varios catalizadores nuevos durante los últimos años, y ahora está viendo resultados prometedores. Se sabe desde hace muchos años que podemos crear hidrocarburos como el propano y el etano usando la conversión del dióxido de carbono, pero a través del trabajo de investigación y desarrollo del equipo de Song, se está consiguiendo producir de forma selectiva combustibles y otros productos valiosos adicionales, con una eficiencia nunca antes lograda.

Modificando la superficie de las moléculas en la "receta", Song ha podido transformar el dióxido de carbono directamente, con una reacción de un único paso, en etileno y propileno, entre otras transformaciones. Estos dos materiales pertenecen a un grupo de sustancias ampliamente utilizadas para fabricar muchos otros productos útiles: botellas para agua y refrescos, fibras resistentes a arrugarse, bolsas de plástico, películas protectoras de alimentos, y hasta piezas que se usan en dispositivos médicos.

La lista de aplicaciones de materiales que pueden ser creados a través de la conversión del dióxido de carbono parece interminable, dependiendo del catalizador usado. El hierro combinado con cobalto se halla entre los catalizadores que el grupo de Song ha empleado para producir las sustancias citadas en el párrafo anterior. Ha diseñado también un catalizador distinto, cobre con paladio, para convertir directamente dióxido de carbono a través de una reacción de un solo paso en metanol, el cual se emplea ampliamente en combustibles y en sustancias químicas de interés industrial.

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