Muchos procesos industriales emiten dióxido de carbono a la atmósfera. Desafortunadamente, sin embargo, Los métodos de separación electroquímica actuales son costosos y consumen grandes cantidades de energía. También requieren metales caros y raros como catalizadores. Un estudio en la revista Angewandte Chemie describe un nuevo electrocatalizador de aerogel formado a partir de una aleación de metal económica, lo que permite una conversión electroquímica de dióxido de carbono de alta eficiencia. El producto principal es el ácido fórmico, que es un químico básico no tóxico.

Capturar y fijar químicamente el dióxido de carbono de los procesos industriales sería un gran paso hacia la neutralidad del carbono. Para evitar que el notorio gas de efecto invernadero se escape al aire, se puede comprimir y almacenar. Otra opción es la conversión electroquímica para dar otros compuestos de carbono.

Sin embargo, debido al alto consumo de energía y al costo de los catalizadores, Los métodos de separación electroquímica no se pueden utilizar a escala industrial. Esto llevó a Tianyi Ma de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Hawthorn, Australia, y colegas para investigar materiales de reemplazo. Los electrocatalizadores que se utilizan actualmente están hechos de metales preciosos como el platino y el renio. Catalizan procesos electroquímicos de fijación de carbono de manera muy eficiente, pero también son muy caras.

Los autores descubrieron que los metales no preciosos estaño y bismuto pueden formar aerogeles, que son materiales increíblemente ligeros con propiedades catalíticas particularmente prometedoras. Los aerogeles contienen una red ultraporosa que promueve el transporte de electrolitos. También ofrecen abundantes sitios donde pueden tener lugar los procesos electroquímicos.

Para producir los aerogeles, el equipo mezcló una solución de bismuto y sales de estaño con un agente reductor y un estabilizador. La simple agitación de esta mezcla produjo un hidrogel estable de una aleación de bismuto y estaño después de seis horas a temperatura ambiente. Un sencillo proceso de liofilización produjo el aerogel, formado por nanocables ramificados y entretejidos de forma suelta.

Los autores encontraron que el aerogel bimetálico se desempeñó extraordinariamente bien para la conversión de dióxido de carbono. Comparado con el bismuto puro, estaño puro, o la aleación no liofilizada, Se observó una densidad de corriente significativamente mayor. La conversión se llevó a cabo con una eficiencia del 93%, que fue al menos tan eficiente, si no más, que los materiales estándar utilizados actualmente, indicando un proceso de bajo desperdicio.

El proceso mostró "una excelente selectividad y estabilidad para la producción de ácido fórmico a presión normal a temperatura ambiente". Los únicos subproductos fueron el monóxido de carbono y el hidrógeno formado en cantidades minúsculas. Los autores explican que esta selectividad y estabilidad fue el resultado de las condiciones energéticas en la superficie de la aleación. Aquí, las moléculas de dióxido de carbono se acumulan de tal manera que el átomo de carbono queda libre para unirse a los átomos de hidrógeno de las moléculas de agua. Esto da ácido fórmico como producto preferido.

Esta investigación apunta a perspectivas futuras positivas para otras combinaciones de metales. Es probable que otros metales no preciosos se conviertan en aerogeles, formando barato, no tóxico, y catalizadores de alta eficacia para la reducción electroquímica de dióxido de carbono.