La contaminación por dióxido de carbono continúa cambiando el clima global. Los investigadores saben cómo identificar dicha contaminación, incluso a nivel regional y casi en tiempo real. Como parte de una solución a la contaminación por dióxido de carbono, muchos estudios se centran en cómo convertir este contaminante en un combustible, como el metanol. Los catalizadores a base de cobre son una herramienta para tales conversiones. Comprender la química paso a paso correspondiente es esencial para optimizar la conversión del contaminante de dióxido de carbono en combustible de metanol. Sin embargo, los detalles de esta química siguen sin estar claros; Se necesitan experimentos para probar hipótesis que actualmente se basan en simulaciones por computadora.

Ahora, en un estudio publicado recientemente en Journal of the American Chemical Society investigadores de la Universidad de Tsukuba y socios colaboradores han medido experimentalmente la hidrogenación del formiato adsorbido en cobre. Este estudio ayudará a los investigadores a optimizar los pasos críticos en el proceso de contaminación a combustible antes mencionado y, por lo tanto, acelerar la producción de metanol.

"La hidrogenación de dióxido de carbono en metanol es una tecnología clave potencial para producir combustibles y materias primas químicas, pero optimizar la reacción sigue siendo difícil", explica el Dr. Kotaro Takeyasu, autor principal. "Eso se debe a que es difícil detectar experimentalmente intermediarios químicos en el mecanismo de reacción paso a paso".

La espectroscopia de absorción por reflexión infrarroja y la desorción a temperatura programada fueron fundamentales para obtener dos hallazgos principales. Primero, a una temperatura de 200 Kelvin, la exposición al hidrógeno atómico correspondió a la hidrogenación del formiato adsorbido. La naturaleza química exacta del producto aún no está clara. También se encontró que, a una temperatura de 250 Kelvin, el formiato hidrogenado se descompuso nuevamente en formiato adsorbido o formaldehído gaseoso, en una proporción de 96:4.

"Sobre la base de nuestro trabajo experimental y computacional, la energía de activación de la hidrogenación del formiato adsorbido es de aproximadamente 121 kilojulios por mol", afirma el Dr. Takeyasu. "Nuestros resultados son consistentes con los resultados informados de los estudios de síntesis de metanol".

Las aleaciones de cobre y zinc son particularmente comunes en esta línea de trabajo. El grupo de investigación está investigando actualmente cómo las energías de activación reportadas en el presente estudio se comparan con aleaciones catalíticas particularmente útiles, que también requieren investigaciones experimentales y computacionales.

Los resultados de este estudio ayudarán a los investigadores a optimizar la producción de metanol a partir de dióxido de carbono. Dicho trabajo ayudará a convertir un contaminante atmosférico en combustible para vehículos y materias primas químicas para la industria. Proporciona un medio para agregar valor al dióxido de carbono, que comúnmente se considera un desecho. Al optimizar la reacción de hidrogenación descrita aquí, los investigadores podrían tener una nueva herramienta para aprovechar al máximo los recursos limitados. + Explora más

Descubrimiento de un nuevo catalizador para la hidrogenación selectiva y altamente activa de dióxido de carbono a metanol