Investigadores de la Universidad de Estocolmo han podido estudiar por primera vez la superficie de un catalizador de cobre-zinc cuando el dióxido de carbono se reduce a metanol. Los resultados se publican en la revista científica Science . Un mejor conocimiento del proceso catalítico y la posibilidad de encontrar materiales aún más eficientes abre la puerta a una transición verde en la industria química.

El metanol es actualmente uno de los productos químicos básicos petroquímicos más importantes, con una producción anual de 110 millones de toneladas métricas, y puede convertirse en decenas de miles de productos diferentes y utilizarse para la fabricación de, por ejemplo, plásticos, detergentes, productos farmacéuticos y combustibles. . El metanol también tiene el potencial de convertirse en un futuro portador de energía donde, por ejemplo, el combustible de aviación se puede producir usando dióxido de carbono capturado e hidrógeno de la electrólisis del agua en lugar de usar gas natural. Una futura transformación verde de la industria química, similar a la del acero verde, donde la energía eólica o solar impulsa las celdas electrolíticas es, por lo tanto, una posibilidad.

"El desafío ha sido investigar experimentalmente la superficie del catalizador con métodos sensibles a la superficie en condiciones de reacción reales a presiones y temperaturas relativamente altas. Esas condiciones no han sido alcanzables durante muchos años y diferentes hipótesis sobre el zinc están disponibles como óxido, metálico o en aleación. con cobre surgió pero no se pudo verificar sin ambigüedades", dice Anders Nilsson, profesor de física química en la Universidad de Estocolmo.

"Es fantástico que hayamos podido arrojar luz sobre este complejo tema de la formación de metanol sobre catalizadores de cobre-zinc después de muchos años de esfuerzo", dice Peter Amann, primer autor de la publicación.

"Lo que es especial es que hemos construido un instrumento de espectroscopía de fotoelectrones en Estocolmo que permite estudios de superficies de catalizadores bajo altas presiones y, por lo tanto, hemos podido observar directamente lo que sucede cuando tiene lugar la reacción", dice David Degerman, Ph.D. estudiante de física química en la Universidad de Estocolmo. "Hemos abierto una nueva puerta a la catálisis con nuestro nuevo instrumento".

"Hemos tenido éxito usando nuestro instrumento para demostrar que el zinc está aleado con cobre justo en la superficie y esto proporciona sitios atómicos especiales donde se crea metanol a partir de dióxido de carbono", dice Chris Goodwin, investigador de Física Química en la Universidad de Estocolmo. "Durante los procesos industriales, se mezcla una pequeña cantidad de monóxido de carbono, lo que evita la formación de óxido de zinc a partir del dióxido de carbono".

"Tener nuestro instrumento de Estocolmo en una de las fuentes de rayos X más brillantes del mundo en PETRA III en Hamburgo ha sido crucial para realizar el estudio", dice Patrick Lömker, Postdoctorado en la Universidad de Estocolmo. "Ahora podemos imaginar el futuro con fuentes aún más brillantes cuando la máquina se actualice a PETRA IV".

"Ahora tenemos las herramientas para llevar a cabo investigaciones que conduzcan a posibles otros materiales catalizadores que se puedan usar mejor para encajar con el hidrógeno producido por electrólisis para la transición verde de la industria química, que hoy en día se basa completamente en fósiles y representa el 8% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono", dice Anders Nilsson. + Explora más

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