Los investigadores de la Universidad Estatal de Washington han dado un primer paso clave en la conversión económica de materiales vegetales en combustibles:evitar que el hierro se oxide.

Los investigadores han determinado cómo evitar que el hierro se oxide en reacciones químicas importantes que se necesitan para convertir los materiales vegetales en combustibles. lo que significa que el elemento barato y fácilmente disponible podría utilizarse para la conversión rentable de biocombustibles.

Dirigido por Yong Wang, Voiland Profesor Distinguido en la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene and Linda Voiland, y Shuai Wang del Laboratorio Estatal de Química Física de Superficies Sólidas de la Universidad de Xiamen, los investigadores informan sobre su trabajo en la portada de la edición de julio de Catálisis ACS .

Los investigadores han estado tratando de encontrar formas más eficientes de crear combustibles y productos químicos a partir de recursos vegetales renovables. como de algas, residuos de cultivos, o residuos forestales. Pero, Estos biocombustibles tienden a ser más caros con menos densidad energética que los combustibles fósiles.

Un gran obstáculo en el uso de materias primas vegetales como combustible es que se debe eliminar el oxígeno antes de que puedan usarse.

"Quieres utilizar el catalizador más barato para eliminar el oxígeno, "dijo Jean-Sabin McEwen, coautor del artículo y profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene and Linda Voiland. "El hierro es una buena opción porque es muy abundante".

Los catalizadores a base de hierro son muy prometedores para poder eliminar el oxígeno, pero debido a que los materiales vegetales también contienen oxígeno, el hierro se oxida, o se oxida, durante la reacción, y luego la reacción deja de funcionar. El truco consiste en hacer que el hierro elimine el oxígeno de las plantas sin absorber tanto oxígeno que la reacción se detenga.

En su trabajo, los investigadores anclaron su catalizador de hierro con una estructura de carbono que se modificó para incorporar nitrógeno. La estructura modifica las propiedades del hierro, para que interactúe menos con el oxígeno mientras continúa haciendo el trabajo requerido de eliminar el oxígeno del material vegetal. Los investigadores utilizaron el nitrógeno como una especie de dial de control para ajustar la interacción del hierro con el oxígeno.

En otro artículo publicado recientemente en Ciencia química dirigido por Yong Wang y Junming Sun, profesor asistente de investigación en la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene and Linda Voiland, los investigadores descubrieron un catalizador duradero a base de hierro con una fina capa de grafeno de carbono a su alrededor. La capa de grafeno protegió el hierro, mientras que los iones de cesio permitieron a los investigadores adaptar sus propiedades electrónicas para la reacción deseada.

"Redujimos la reacción de oxígeno, ", Dijo Sun." Al proteger el hierro y ajustar sus propiedades, estos trabajos proporcionan la base científica para el uso de hierro rentable y abundante en la tierra como catalizadores para la conversión de biomasa ".

Los investigadores ahora están trabajando para comprender mejor la química de las reacciones, para que puedan aumentar aún más la reactividad de los catalizadores de hierro. También deberán probar sus catalizadores con materias primas reales en lugar de los compuestos modelo utilizados para el estudio. Las materias primas recolectadas de los campos agrícolas serán más complicadas en sus composiciones con muchas impurezas, y los investigadores también tendrían que integrar su catalizador en una serie de pasos que se utilizan en el proceso de conversión.

"Estamos tratando de hacer que la conversión sea lo más económica posible, "Dijo Wang." La clave es tratar de encontrar catalizadores robustos basados ​​en bajo costo, abundantes elementos de la tierra. Este es un primer paso en esa dirección ".