Un subproducto de los vertederos, la ganadería, la minería del carbón y otras actividades humanas, las emisiones de metano son uno de los principales impulsores del cambio climático.

Sin embargo, durante décadas, los científicos se han esforzado por desarrollar formas económicas de utilizar el metano, que es el componente principal del gas natural, sin producir dióxido de carbono, el gas de efecto invernadero más abundante en la atmósfera terrestre.

Entre las posibles soluciones se encuentra el reformado en seco, un proceso que tiene el potencial de convertir tanto el metano como el dióxido de carbono en materias primas químicas, que son materias primas que se pueden usar para fabricar o procesar otros productos.

Sin embargo, para que el reformado en seco sea comercialmente viable, se necesitan catalizadores nuevos y mejorados.

En dos estudios dirigidos por la Universidad de Buffalo publicados en junio, uno en Chem Catalysis , el otro en Angewandte Chemie :los investigadores informan sobre un nuevo método de producción para crear catalizadores a base de níquel que pueden superar desafíos de larga data.

"Para cumplir los objetivos del Acuerdo de París, para alcanzar la neutralidad de carbono, debemos implementar muchos cambios tanto en la generación de energía como en la producción de materias primas químicas", dice el autor principal de los estudios, Mark Swihart, Ph.D., Profesor Distinguido y presidente de SUNY. del Departamento de Ingeniería Química y Biológica de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB.

Shuo Liu, un doctorado. candidato en el laboratorio de Swihart, es el primer autor de los estudios.

Los coautores con vínculos con la UB incluyen a Satyarit Rao, Mihir Shah, Jilun Wei, Kaiwen Chen y Zhengxi Xuan; así como Eleni A. Kyriakidou, Ph.D., profesora asistente de ingeniería química y biológica en la UB, y Junjie Chen, Ph.D., becaria postdoctoral en la Universidad de Stanford que recibió un Ph.D. en el laboratorio de Kyriakidou.

Otros coautores incluyen a Jeffery J. Urban, Ph.D., director de Inorganic Nanostructures Facility en Molecular Foundry of the Lawrence Berkeley National Lab, y Chaochao Dun, Ph.D., becario postdoctoral en el laboratorio de Urban.

Swihart explica que el reformado en seco del metano no es comercialmente viable utilizando los catalizadores a base de níquel existentes, que dejan de funcionar porque sus partículas catalíticamente activas se cubren con depósitos de carbono (coquización) o se combinan en partículas más grandes y menos activas (sinterización). Los catalizadores más prometedores también requieren procedimientos de producción complejos.

Para remediar este problema, el equipo de investigación desarrolló un proceso de aerosol de un solo paso para fabricar catalizadores de bajo costo y alto rendimiento. El proceso se basa en un reactor de llama único desarrollado en el laboratorio de Swihart.

El equipo empleó el reactor para crear diminutas partículas esféricas llamadas nanocapas que resisten tanto la coquización como la sinterización.

En la catálisis química estudio, el equipo informó que, en el transcurso de 500 horas, los catalizadores permanecieron efectivos, convirtiendo el 98% del metano en gas sintético, o gas de síntesis, que es una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono que posteriormente se puede usar para producir una variedad de productos químicos.

En un segundo estudio, el equipo utilizó el reactor para producir un nuevo material de sílice mesoporoso que tiene un área superficial que supera los 1000 metros cuadrados por gramo. El equipo también creó un método para depositar níquel u otras nanopartículas dentro de la sílice mesoporosa, un proceso conocido como deposición in situ.

Como se informó en Angewandte Chemie , el catalizador de sílice mesoporoso convirtió el 97 % del metano durante más de 200 horas.

Este avance, dice Swihart, proporciona un camino no solo hacia catalizadores mejorados para el reformado en seco de metano, sino también para muchas otras reacciones beneficiosas desde el punto de vista ambiental y económico. + Explora más

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