En lugar de permitir que las centrales eléctricas y la industria arrojen dióxido de carbono a la atmósfera, El profesor asistente entrante de la Universidad Rice, Haotian Wang, tiene un plan para convertir el gas de efecto invernadero en productos útiles de manera ecológica.

Wang, quien se unirá a Rice como presidente del fideicomisario William Marsh Rice y profesor asistente de ingeniería química y biomolecular a fines de este año, y sus colegas han fabricado pequeños reactores que permiten que átomos individuales de níquel catalicen los gases de efecto invernadero industriales en monóxido de carbono. una materia prima industrial.

Actualmente es miembro del Rowland Institute de Harvard, Wang y su equipo mejoraron su sistema para usar electricidad renovable para reducir el dióxido de carbono en monóxido de carbono, un reactivo clave en varios procesos industriales. El sistema se describe en un documento en Joule , un diario de Cell Press.

"La idea más prometedora puede ser conectar estos dispositivos con centrales eléctricas de carbón u otra industria que produzca una gran cantidad de dióxido de carbono, "Dijo Wang." Alrededor del 20 por ciento de esos gases son dióxido de carbono, así que si puedes bombearlos a esta celda ... y combinarlos con electricidad limpia, entonces podemos producir productos químicos útiles a partir de estos desechos de una manera sostenible, e incluso cerrar parte de ese ciclo del dióxido de carbono ".

El nuevo sistema Wang dijo:representa un avance dramático desde el que él y sus colegas describieron por primera vez en un artículo de 2017 en Chem .

Ese sistema era apenas del tamaño de un teléfono celular y se basaba en dos cámaras llenas de electrolitos, cada uno de los cuales sostenía un electrodo. El nuevo sistema es más económico y se basa en altas concentraciones de dióxido de carbono y vapor de agua para funcionar de manera más eficiente:solo una celda de 10 por 10 centímetros, Wang dijo:puede producir hasta cuatro litros de monóxido de carbono por hora.

El nuevo sistema Wang dijo:aborda los dos desafíos principales, costo y escalabilidad, que se consideraron limitantes del enfoque inicial.

"En ese trabajo anterior, habíamos descubierto los catalizadores de un solo átomo de níquel que son muy selectivos para reducir el dióxido de carbono a monóxido de carbono ... pero uno de los desafíos que enfrentamos fue que los materiales eran costosos de sintetizar, "Dijo Wang." El soporte que estábamos usando para anclar átomos de níquel individuales se basaba en grafeno, lo que dificultaba mucho la ampliación si se deseaba producirlo a escala de gramos o incluso de kilogramos para uso práctico en el futuro ".

Para abordar ese problema, él dijo, su equipo recurrió a un producto comercial que es miles de veces más barato que el grafeno como soporte alternativo:el negro de humo.

Usando un proceso similar a la atracción electrostática, Wang y sus colegas pueden absorber átomos de níquel individuales (cargados positivamente) en defectos (cargados negativamente) en nanopartículas de negro de humo, siendo el material resultante de bajo costo y altamente selectivo para la reducción de dióxido de carbono.

"Ahora, lo mejor que podemos producir son gramos, pero anteriormente solo podíamos producir miligramos por lote, "Dijo Wang." Pero esto sólo está limitado por el equipo de síntesis que tenemos; si tuvieras un tanque más grande, podría producir kilogramos o incluso toneladas de este catalizador ".

Avanzando, Wang dijo:el sistema aún tiene desafíos que superar, particularmente relacionado con la estabilidad.

"Si desea utilizar esto para generar un impacto económico o ambiental, necesita tener un funcionamiento continuo de miles de horas, ", dijo." Ahora mismo, podemos hacer esto durante decenas de horas, entonces todavía hay una gran brecha, pero creo que esos problemas se pueden abordar con un análisis más detallado tanto del catalizador de reducción de dióxido de carbono como del catalizador de oxidación del agua ".

Por último, Wang dijo:Puede que llegue el día en que la industria pueda capturar el dióxido de carbono que ahora se libera a la atmósfera y transformarlo en productos útiles.

"El monóxido de carbono no es un producto químico de alto valor, "Dijo Wang." Para explorar más posibilidades, mi grupo también ha desarrollado varios catalizadores a base de cobre que pueden reducir aún más el dióxido de carbono en productos que son mucho más valiosos ".