Transformar el dióxido de carbono en metanol

El dióxido de carbono es un gas omnipresente en nuestra atmósfera, y dicha presencia tiene efectos muy concretos en el clima y en el ecosistema en general. Pero este gas de efecto invernadero tiene también aplicaciones en el ámbito de la química. Es por eso que se ha trabajado duro para obtener de él el máximo rendimiento posible.

Una de las formas de aprovechar el dióxido de carbono, una molécula compuesta por dos átomos de oxígeno y uno de carbono, es utilizarlo como materia prima para obtener otros compuestos. Gracias a un nuevo catalizador desarrollado por científicos de la universidad Penn State, se ha mejorado notablemente el interesante proceso de convertir el dióxido de carbono en metanol, que puede utilizarse como combustible y como punto de partida para toda una amplia serie de materiales cotidianos.

Este trabajo es oportuno porque las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico están aumentando, y el cambio climático se está convirtiendo en una preocupación de alcance mundial que requerirá esfuerzos globales que permitan reducir sus emisiones. Una forma de lograrlo es utilizar dióxido de carbono como fuente de carbono en reacciones con hidrógeno, donde este último es producido a partir de agua usando energías renovables. El resultado de la reacción es metanol, una sustancia que ayudará a disminuir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y a mitigar la dependencia de los combustibles fósiles.

El metanol contiene cuatro partes de hidrógeno, una parte de oxígeno y una parte de carbono. Convertir el dióxido de carbono en metanol implica utilizar un catalizador especial, el cual posee una fórmula muy concreta en la que se encuentra paladio y cobre. Científicos de la Penn State en EE.UU. y otros colegas en China han efectuado un trabajo teórico y experimental para demostrar los beneficios de combinar los dos metales para dar forma al catalizador.

Este catalizador que combina paladio y cobre proporcionó la conversión más eficiente de metanol a partir de dióxido de carbono, usando nanopartículas del catalizador dispersas sobre un material poroso de soporte que incrementó su área de superficie. Con un catalizador del tamaño de una nuez se obtiene un área de superficie interna que podría recubrir el área de un campo de fútbol.

Combinados de forma efectiva los dos metales, la tasa de formación de metanol se triplicó respecto a la de un catalizador hecho solo de paladio, y se multiplicó por cuatro si este era solo de cobre. El catalizador con los dos metales no solo disminuye los requerimientos energéticos para acelerar la reacción del dióxido de carbono y el hidrógeno, sino que también altera las vías de reacción para producir el producto más deseable con una mayor eficiencia energética.

Chunshan Song, izquierda, y Xiao Jiang, son los responsables de la investigación. (Foto: Penn State)

El método para transformar el dióxido de carbono en metanol

Para crear metanol, los investigadores bombearon hidrógeno y dióxido de carbono en una cámara sellada de una vasija de reacción llena de catalizador y con los contenidos calentados hasta una temperatura situada entre 180 y 250 grados Celsius. La máxima conversión de dióxido de carbono en metanol se halla alrededor del 24 por ciento, pero el CO2 y el hidrógeno que no se convierten son reciclados y retornados a la vasija. El método es similar al sistema convencional de obtención de metanol, que usa monóxido de carbono e hidrógeno.

El metanol se usa para crear muchos materiales y combustibles, desde adhesivos hasta botellas de agua, pasando por camisetas que no se arrugan y combustibles diésel.

Crear combustibles y sustancias industriales a partir del dióxido de carbono usando energía renovable está considerado el santo grial para combatir el cambio climático porque estos combustibles son incluso mejores que los renovables o aquellos neutros en emisiones de carbono. Esencialmente, el proceso convierte gases de efecto invernadero en combustibles que emiten dióxido de carbono cuando se queman. Este proceso, cuando se combina con la captura CO2 del entorno, implica reciclar dióxido de carbono en vez de crearlo o evitar generarlo. El sistema es sostenible y permitirá estabilizar la concentración de CO2 en la atmósfera. (Fuente: NCYT Amazings)