Un nuevo Amigable con el medio ambiente, Se ha desarrollado un proceso de un solo paso para convertir el dióxido de carbono en hidrocarburos superiores utilizando plasma, según científicos e ingenieros.

Convertir el dióxido de carbono en combustibles líquidos utilizables y productos químicos de valor agregado como los plásticos ofrece no solo una posible solución para reducir las emisiones de dióxido de carbono, pero también el potencial para aliviar la dependencia de los combustibles fósiles. Sin embargo, La conversión de dióxido de carbono mediante catálisis, una aceleración de una reacción química, normalmente requiere varios pasos y alta temperatura (aproximadamente 400 a 750 grados Fahrenheit) y alta presión (150 a 600 libras por pulgada cuadrada). condiciones que requieren una gran cantidad de energía para crear. Encontrar una mejor manera de convertir el dióxido de carbono residual en condiciones suaves sigue siendo un desafío importante en la catálisis.

Investigadores de Penn State, la Universidad China de Hong Kong y la Universidad de Sichuan pueden haber encontrado una solución. El equipo ha desarrollado un proceso catalítico habilitado por plasma para convertir dióxido de carbono en hidrocarburos superiores. A diferencia de los procesos tradicionales, este método de hidrogenación se opera a baja temperatura (75 grados Fahrenheit) y presión (15 libras por pulgada cuadrada) usando un reactor de plasma de lecho empacado de descarga de barrera dieléctrica.

El componente clave para que este nuevo proceso funcione es la adición de plasma no térmico, que proporciona un medio distintivo para realizar la conversión catalítica a bajas temperaturas debido a sus características de no equilibrio, dijeron los científicos.

"Hay muchos electrones de alta energía dentro de la fase de plasma, "dijo Xiaoxing Wang, profesor asociado de investigación en el Penn State EMS Energy Institute. "Estos electrones pueden activar moléculas de dióxido de carbono e hidrógeno en la fase gaseosa a través de la excitación y disociación sin la necesidad de adsorción y activación superficial como se requiere para la catálisis térmica tradicional, por lo que la reacción se puede operar a baja temperatura ".

El propio plasma puede permitir la hidrogenación del dióxido de carbono en monóxido de carbono a temperatura ambiente. Aunque se han estudiado previamente varios catalizadores para la hidrogenación de dióxido de carbono catalítico por plasma, estos experimentos solo han producido monóxido de carbono y metano, con solo un informe que muestra una selectividad de hidrocarburos más alta de aproximadamente el 14%. Este nuevo estudio es la primera vez que este proceso ha producido una mayor selectividad de hidrocarburos del 46% a una tasa de conversión de dióxido de carbono del 74%.

Este trabajo, publicado recientemente en Química verde , muestra el impacto sustancial de la configuración del lecho de catalizador en la hidrogenación de dióxido de carbono catalítico por plasma a hidrocarburos superiores en un paso a baja temperatura y presión atmosférica, dijeron los científicos.

En la actualidad, los investigadores están utilizando un catalizador Fisher-Tropsch soportado con óxido de aluminio convencional para el proceso. Creen que el método podría mejorarse aún más y están desarrollando un catalizador aún más eficaz, mediante la exploración de cómo el plasma contribuye a la conversión de dióxido de carbono y la formación de hidrocarburos en el proceso de dos lechos de catalizador habilitado por plasma.

"La conversión de dióxido de carbono se enfrenta al desafío del cambio climático, Wang dijo. Tenemos que hacer algo para reducir las emisiones de dióxido de carbono. Si podemos volver a convertir el dióxido de carbono en combustibles, cerramos el ciclo del carbono y hacemos que todo el proceso sea mucho más sostenible y ecológico. Este trabajo proporciona una nueva estrategia en el desarrollo de nuevos procesos de hidrogenación de dióxido de carbono a baja temperatura y presión ".