Vistas microscópicas de la espuma de cobre cuando no se trata (izquierda) versus recubierta con un polímero llamado poliacrilamida, que una nueva investigación ha demostrado que puede duplicar la conversión de CO2 en etileno. Crédito:Sociedad Química Estadounidense / Catálisis ACS
Los combustibles fósiles han sido durante mucho tiempo los precursores del plástico, pero una nueva investigación de la Universidad de Nebraska-Lincoln y colaboradores europeos podrían ayudar a convertir esa era en humo:dióxido de carbono, para ser exacto.
Producido casi en su totalidad a partir de la quema de combustibles fósiles, Las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera han aumentado de 280 partes por millón en la era preindustrial a aproximadamente 410 PPM en la actualidad. Esa tendencia combinado con el suministro finito de combustibles fósiles, ha empujado a los investigadores a explorar métodos para producir plástico a partir de CO 2 en lugar de petróleo o gas natural:reciclar CO 2 al igual que el plástico ahora.
Vitaly Alexandrov de Nebraska y sus colegas ahora han detallado una técnica basada en catalizadores que puede duplicar la cantidad de dióxido de carbono convertido en etileno. un componente esencial del plástico más común del mundo, polietileno.
"La conversión de CO 2 es muy importante para ayudar a compensar las emisiones que provocan el calentamiento global y otros procesos perjudiciales en el medio ambiente, "dijo Alexandrov, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular.
El cobre se ha convertido en el principal candidato para catalizar reacciones químicas que convierten el dióxido de carbono en moléculas de polímero formadoras de plástico. lo que hace cuando se le aplica voltaje. Pero algunas configuraciones a base de cobre no han logrado convertir más del 15 por ciento del CO 2 en etileno, un rendimiento demasiado pequeño para satisfacer las necesidades de la industria.
Entonces, los investigadores de la Universidad de Swansea en Gales decidieron intentar recubrir el cobre con diferentes polímeros con la esperanza de aumentar esa eficiencia. Después de cubrirlo con un polímero llamado poliacrilamida, encontraron que la tasa de conversión de su espuma de cobre aumentó del 13 al 26 por ciento.
Alexandrov y el investigador postdoctoral Konstantin Klyukin luego realizaron simulaciones basadas en la mecánica cuántica a través del Holland Computing Center de Nebraska para ayudar a explicar por qué la poliacrilamida logró superar a sus primos poliméricos. Descubrieron que la poliacrilamida descompone el CO 2 y lo vuelve a ensamblar en un par de compuestos C-O enlazados, luego estabiliza esa nueva molécula a medida que impulsa más reacciones químicas, las que finalmente producen etileno.
"CO 2 es una molécula muy obstinada porque tiene dobles enlaces que son muy difíciles de romper, ", Dijo Alexandrov." Esa es la parte más desafiante de tratar de convertirlo en otra cosa. No querrás gastar demasiada energía en convertirlo; de lo contrario, es una compensación que se vuelve ineficaz ".
Incluso cuando los investigadores buscan mejorar aún más esa eficiencia, Alexandrov dijo:tienen la mirada puesta en un objetivo más amplio:convertir el CO 2 directamente en el polietileno que forma las bolsas de plástico, envases y películas.
"Una de las cosas que quieren los experimentales es pasar de sintetizar moléculas simples, como el etileno, a moléculas muy complicadas en una reacción por lotes, "Alexandrov dijo." Pones CO 2 catalizadores, y terminas con estructuras de polímero que puedes vender en una tienda. Pero esas moléculas tienen estructuras muy complicadas. Este es un primer paso hacia la comprensión de cómo podemos (crearlos) ".
