Conversión de dióxido de carbono en metanol, un combustible alternativo potencialmente renovable, ofrece la oportunidad de formar simultáneamente un combustible alternativo y reducir las emisiones de dióxido de carbono.

Inspirado en procesos que ocurren naturalmente, un equipo de químicos del Boston College utilizó un sistema de múltiples catalizadores para convertir el dióxido de carbono en metanol a las temperaturas más bajas reportadas con alta actividad y selectividad, los investigadores informaron en una edición en línea reciente de la revista Chem .

El descubrimiento del equipo fue posible gracias a la instalación de múltiples catalizadores en un solo sistema construido dentro de un material cristalino poroso similar a una esponja conocido como marco metal-orgánico. dijeron los profesores asociados de química de Boston College Jeffery Byers y Frank Tsung, autores principales del informe.

Mantenido en su lugar por la esponja, los catalizadores separados trabajan en armonía. Sin aislamiento de las especies catalíticamente activas de esta manera, la reacción no prosiguió y no se obtuvo producto, ellos informaron.

El equipo se inspiró en la maquinaria biológica de las células, que utilizan reacciones químicas multicomponente con gran eficacia, Dijo Tsung.

El equipo empleó la separación de catalizadores a través de la química huésped-huésped, donde una molécula "huésped" se encapsula en un material "huésped" para formar un nuevo compuesto químico, con el fin de convertir el dióxido de carbono en metanol. El enfoque, inspirado en las transformaciones catalíticas multicomponente en la naturaleza, convirtió un gas de efecto invernadero en un combustible renovable evitando al mismo tiempo una alta demanda catalítica en una sola especie.

"Logramos esto encapsulando uno o más catalizadores en una estructura organometálica y aplicando la construcción de huésped-huésped resultante en catálisis en conjunto con otro complejo de metal de transición, "dijo Tsung.

El equipo, que incluía al estudiante de posgrado Thomas M. Rayder y al licenciado Enric H. Adillon, se propuso determinar si podían desarrollar un enfoque para integrar catalizadores incompatibles con el fin de convertir el dióxido de carbono en metanol a baja temperatura y con alta selectividad, dijo Byers.

Específicamente, querían averiguar si hay ventajas específicas en este enfoque en comparación con los sistemas actuales de última generación para la conversión de dióxido de carbono en metanol a base de complejos de metales de transición.

"La colocación de múltiples catalizadores de complejos de metales de transición en la posición correcta en un sistema es fundamental para que la reacción cambie, "dijo Byers." Al mismo tiempo, encapsular estos catalizadores permitió la reciclabilidad en el sistema catalítico multicomponente ".

Estas propiedades hacen que la construcción del catalizador multicomponente sea más relevante industrialmente, que puede allanar el camino para una economía de combustible neutra en carbono, dijeron las investigaciones.

Además de lograr el aislamiento del sitio mediante la encapsulación de los catalizadores, que condujo a la actividad del catalizador y la reciclabilidad, el equipo descubrió una característica autocatalítica del catalizador que permitió que la reacción se llevara a cabo sin la necesidad de grandes cantidades de aditivos. La mayoría de los informes anteriores de reacciones similares utilizan grandes cantidades de aditivos, pero el enfoque del equipo evita esta necesidad y es el primero en usar dióxido de carbono en una reacción relacionada con la energía, Dijo Tsung.

El equipo planea realizar más investigaciones sobre la modularidad tanto del método de encapsulación como de los marcos metalorgánicos para obtener una comprensión más profunda del sistema multicomponente y optimizarlo aún más. así como acceder a nuevos, reactividad inexplorada a través de la formación de nuevas construcciones huésped-huésped, Dijo Tsung.