Las nanopartículas catalizadoras desarrolladas por los científicos de KAUST utilizan energía luminosa para convertir el dióxido de carbono y el hidrógeno en metano. Crédito:KAUST; Anastasia Serin
Dióxido de carbono atmosférico (CO 2 ) es uno de los principales impulsores del calentamiento global, pero este gas también podría servir como un recurso valioso. Los investigadores de KAUST han desarrollado un catalizador eficiente que utiliza energía luminosa para convertir CO 2 e hidrógeno en metano (CH4). Esto contrarresta la liberación de CO 2 cuando el metano se quema como combustible.
Muchos investigadores de todo el mundo están explorando formas de convertir CO 2 en productos químicos útiles a base de carbono, pero sus esfuerzos se han visto limitados por bajas eficiencias que restringen el potencial de aplicación a gran escala.
"Nuestro enfoque se basa en la combinación sinérgica de luz y calor, conocido como el efecto fototérmico, "dice el postdoctorado Diego Mateo. Explica que el calor se genera por la interacción de la luz con el catalizador, por lo que las dos formas de energía provienen de la luz absorbida.
Algunos otros enfoques industriales requieren el calentamiento de fuentes externas para alcanzar temperaturas de hasta 500 grados Celsius. La investigación de KAUST demuestra que la reacción se puede lograr utilizando solo el efecto fototérmico de la luz del día.
El catalizador se construye a partir de nanopartículas de níquel sobre una capa de titanato de bario. Captura la luz de una manera que impulsa a los electrones a estados de alta energía, conocido como "electrones calientes". Estos electrones luego inician la reacción química que envía CO 2 de nuevo en metano. En condiciones óptimas, el catalizador genera metano con una selectividad cercana al 100% y con una eficiencia impresionante.
Una gran ventaja es la amplia gama del espectro de luz aprovechado, incluyendo todas las longitudes de onda visibles, además de los rayos ultravioleta a los que están restringidos muchos catalizadores. Esto es muy significativo ya que la luz ultravioleta comprende solo del 4 al 5% de la energía disponible en la luz solar.
"Creemos firmemente que nuestra estrategia, en combinación con otros CO existentes 2 técnicas de captura, podría ser una forma sostenible de convertir este gas de efecto invernadero nocivo en combustible valioso, "dice Mateo.
El calor se genera por la interacción sinérgica de la luz y el calor con el catalizador, conocido como efecto fototérmico. Crédito:KAUST; Anastasia Serin
Cualquier combustible hecho de CO 2 aún liberaría ese gas cuando se quemen, pero el CO 2 podría reciclarse repetidamente de la atmósfera como combustible y viceversa, en lugar de ser liberados continuamente por la quema de combustibles fósiles.
Los investigadores también buscan ampliar las aplicaciones de su enfoque. "Una estrategia para nuestra investigación futura es avanzar hacia la producción de otros productos químicos valiosos, como el metanol, "dice Jorge Gascón, quien dirigió el equipo de investigación. Los investigadores también ven el potencial del uso de energía luminosa para impulsar la producción de sustancias químicas que no contienen carbono. como el amoniaco (NH 3 ).
