Una fina película de oxicarburos metálicos sobre un soporte de óxido facilita la reacción entre CO 2 y metano (CH4) para producir hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO). Crédito:Alexey Kurlov, Evgenia Deeva / ETH Zúrich
Los investigadores de ETH han desarrollado un catalizador que convierte CO 2 y metano eficientemente en gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono. Esto podría ayudar potencialmente a producir combustibles y plásticos sostenibles.
Hoy dia, casi todos los combustibles, combustibles y plásticos se basan en fuentes de carbono fósil, como el aceite, gas natural y carbón. La búsqueda está en marcha en todo el mundo de formas de reemplazar los hidrocarburos fósiles con alternativas sostenibles. Un enfoque es la síntesis de compuestos orgánicos de las materias primas que dañan el clima metano (CH4) y CO. 2 .
En un paso inicial, los dos gases de efecto invernadero deben reaccionar entre sí mediante el aporte de energía. Esto da como resultado una mezcla gaseosa de hidrógeno rico en energía (H2) y monóxido de carbono (CO), conocido como gas de síntesis.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor de ETH Christoph Müller y el científico senior Alexey Fedorov ahora ha desarrollado un catalizador innovador que facilita la conversión de CO 2 y CH4 en gas de síntesis mucho más eficientemente que los materiales catalizadores anteriores.
El gas de síntesis es un material fuente importante para la industria química. Se puede procesar posteriormente en combustible líquido sintético o en metanol, que a su vez sirve como base química en la fabricación de plásticos.
Muy activo y estable
El nuevo catalizador consta de oxicarburos metálicos extremadamente delgados, o más precisamente la película más fina de oxicarburos metálicos, solo unas pocas capas atómicas de espesor, estabilizado sobre un soporte de óxido. La reacción química entre CO 2 y el metano para formar gas de síntesis tiene lugar en estas capas delgadas.
Estos oxicarburos de metales planos son alrededor de 1, 000 veces más activo como catalizador que sus predecesores, carburos metálicos con estructura tridimensional (carburos "a granel"). Además, los nuevos catalizadores son extremadamente estables.
"Los catalizadores convencionales basados en carburos metálicos tienen el inconveniente de que se oxidan en presencia de CO 2 , y pierden su actividad como resultado, "explica Müller, Catedrático de Ciencias e Ingeniería de la Energía en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Procesos. Los nuevos oxicarburos metálicos no tienen esta desventaja.
Cerrando el ciclo del carbono
La reacción catalítica entre CO 2 y el metano para producir gas de síntesis es un paso importante hacia la producción de combustibles sostenibles y productos químicos básicos. Dado que CO 2 se puede obtener de la atmósfera y solo el metano proviene de recursos fósiles de millones de años, Estos combustibles sintéticos y químicos pueden tener una huella de carbono menor que los combustibles fósiles.
Todavía queda un largo camino por recorrer, antes de que los resultados se apliquen a escala industrial. "Esperamos que nuestro nuevo catalizador se convierta en una opción atractiva para la producción de gas de síntesis, "dice Fedorov, investigador asociado en el grupo de Müller y coautor del estudio.
Según los investigadores, el nuevo catalizador de reacción podría utilizarse en particular para reemplazar los costosos catalizadores de metales preciosos, como los basados en rutenio. Sin embargo, debido a sus propiedades catalíticas, Las películas atómicamente delgadas de oxicarburos metálicos también tienen el potencial de abrir una amplia gama de nuevas aplicaciones.
