Imagínese si pudiéramos tomar CO2, el más notorio de los gases de efecto invernadero, y convertirlo en algo útil. Algo como plástico por ejemplo. Los efectos positivos pueden ser dramáticos, tanto desviando CO2 de la atmósfera como reduciendo la necesidad de combustibles fósiles para fabricar productos.

Un grupo de investigadores, dirigido por el grupo Ted Sargent de la Universidad de Toronto, Acabo de publicar resultados que acercan mucho más esta posibilidad.

Usando la fuente de luz canadiense y una nueva técnica exclusiva de la instalación, pudieron identificar las condiciones que convierten el CO2 en etileno de manera más eficiente. Etileno, Sucesivamente, se utiliza para fabricar polietileno, el plástico más utilizado en la actualidad, cuya producción mundial anual ronda los 80 millones de toneladas.

"Este experimento no podría haberse realizado en ningún otro lugar del mundo, y estamos encantados con los resultados ", dice Phil De Luna, estudiante de la U of T Ph.D. el investigador principal de este proyecto.

La ciencia

En el corazón de este trabajo está la reacción de reducción de dióxido de carbono, donde el CO2 se convierte en otros productos químicos mediante el uso de una corriente eléctrica y una reacción química, ayudado por un catalizador.

Muchos metales pueden servir como catalizadores en este tipo de reacción:oro, la plata y el zinc pueden producir monóxido de carbono, mientras que el estaño y el paladio pueden producir formiato. Solo el cobre puede producir etileno, el componente central del plástico de polietileno.

"El cobre es un metal mágico. Es mágico porque puede producir muchas sustancias químicas diferentes, como el metano, etileno, y etanol, pero controlar lo que hace es difícil, "dice De Luna.

Eso es precisamente lo que abordan los resultados del equipo, sin embargo. Pudieron diseñar un catalizador y señalar las condiciones ideales para maximizar la producción de etileno, mientras minimiza la producción de metano a casi nada.

Junto con la tecnología de captura de carbono, esto podría conducir a un mecanismo de producción increíblemente ecológico para los plásticos cotidianos, mientras tanto, secuestran los nocivos gases de efecto invernadero.

"Creo que el futuro estará lleno de tecnologías que aporten valor a los residuos. Es emocionante porque estamos trabajando para desarrollar formas nuevas y sostenibles de satisfacer las demandas de energía del futuro". "dice De Luna.

Técnicas innovadoras y serendipia

Un equipo único desarrollado por el científico senior de CLS Tom Regier hizo posible que los investigadores estudiaran tanto la morfología, o forma, y el entorno químico de su catalizador de cobre a lo largo de la reacción de reducción de CO2, en tiempo real.

"Esto nunca se ha hecho antes, "dice el estudiante de doctorado Rafael Quintero-Bermudez, el otro primer coautor del artículo. "Esta medida única nos permitió explorar muchas preguntas de investigación sobre cómo se lleva a cabo el proceso y cómo se puede diseñar para mejorar".

Al identificar las condiciones precisas que maximizan la producción de etileno durante la reacción, es posible diseñar un catalizador para cumplir con esas condiciones.

Quintero-Bermudez y De Luna se acercaban al final de su tiempo de investigación asignado en el CLS cuando llegaron los resultados clave. Después de innumerables horas de trabajo, y muchos intentos fallidos, el experimento funcionó.

"Estábamos a punto de rendirnos, pero cuando llegaron los resultados, eran tan buenos que tuvimos que sentarnos. Resultados realmente hermosos, "dice Quintero-Bermudez.

Regier estaba igualmente satisfecho con el trabajo.

"Trabajamos constantemente para desarrollar más y mejores herramientas para que las utilice la comunidad de investigadores. Es gratificante ver las herramientas que se utilizan para resolver problemas importantes con aplicaciones importantes, "dice Regier.

La calidad de los resultados habla por sí sola. Fueron de las primeras investigaciones que se publicaron en la nueva Naturaleza diario familiar Catálisis de la naturaleza .