El metano está presente en el gas natural que abunda en la corteza terrestre, y ha encontrado muchos usos en aplicaciones modernas, principalmente como combustible ardiente. Alternativamente, el metano se puede convertir en una mezcla útil de hidrógeno y monóxido de carbono, llamado "gas de síntesis, "por reacción con dióxido de carbono en lo que se conoce como reformado en seco de metano (DRM). Esta reacción de DRM se describe como" cuesta arriba "porque requiere el consumo de energía externa; los reactores térmicos deben estar a una temperatura alta de más de 800 grados Celsius para una conversión eficiente. Alcanzar temperaturas tan altas requiere quemar otros combustibles, resultando en emisiones masivas de gases de efecto invernadero, que son la principal causa del cambio climático. Además, El uso de altas temperaturas también provoca la desactivación de los catalizadores comúnmente usados ​​debido a la agregación y precipitación de carbono (la denominada coquización).

En lugar de lidiar con tales inconvenientes de los sistemas de catálisis térmica para la reacción DRM, Los investigadores han intentado impulsar la conversión de metano a temperaturas dramáticamente más bajas utilizando fotocatalizadores activados por la luz. Aunque se han propuesto varios materiales similares a fotocatalizadores, ha demostrado ser un desafío obtener un rendimiento de conversión aceptable a bajas temperaturas.

Afortunadamente, un equipo de investigadores, incluyendo al Prof. Mashiro Miyauchi, identificó una combinación prometedora de materiales que puede actuar como un fotocatalizador eficaz para la conversión de metano en gas de síntesis. Más específicamente, Los investigadores encontraron que el titanato de estroncio combinado con nanopartículas de rodio convertía el metano y el dióxido de carbono en gas de síntesis bajo irradiación de luz a temperaturas mucho más bajas que las requeridas en los reactores térmicos.

Los investigadores determinaron que el fotocatalizador propuesto no solo era mucho más estable que los catalizadores probados anteriormente, pero que también evitó otros problemas, como la agregación (aglutinación) y la coquización ("hollín") de las partículas de catalizador. Más importante, según lo declarado por el profesor Miyauchi, "El fotocatalizador propuesto nos permitió superar ampliamente las limitaciones de los catalizadores térmicos, proporcionando un alto rendimiento para la producción de gas sintético ".

Los investigadores también aclararon los mecanismos físicos por los cuales el fotocatalizador propuesto conduce a una conversión mejorada de metano. Esta información es especialmente importante debido a las implicaciones que tiene para otros tipos de reacciones de metano. El sistema actual requiere irradiación de luz ultravioleta (UV), que es solo una pequeña parte de la luz solar. Sin embargo, "El presente estudio proporciona una forma estratégica de realizar reacciones cuesta arriba utilizando metano y crea una conexión entre la industria de los combustibles fósiles y las aplicaciones de energía renovable. Ahora estamos desarrollando el sistema sensible a la luz visible". concluye el Prof. Miyauchi. Se espera que estos hallazgos conduzcan a desarrollos más ecológicos y ayuden a reducir las emisiones de carbono en el futuro.

El estudio se publica en Catálisis de la naturaleza .