El público en general conoce el compuesto químico del dióxido de carbono como gas de efecto invernadero en la atmósfera y debido a su efecto de calentamiento global. Sin embargo, El dióxido de carbono también puede ser una materia prima útil para reacciones químicas. Un grupo de trabajo del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) ha informado sobre esta aplicación inusual en el ChemSusChem diario. Están utilizando dióxido de carbono como materia prima para producir grafeno, un material tecnológico que actualmente es objeto de intenso estudio.

La combustión de combustibles fósiles como el carbón y el petróleo produce energía para la electricidad. calor y movilidad, pero también conduce a un aumento de la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera y por lo tanto al calentamiento global. Cortar esta cadena causal es lo que motiva a los científicos a buscar fuentes de energía alternativas, pero también usos alternativos del dióxido de carbono. Una posibilidad podría ser ver el dióxido de carbono como una materia prima barata para la síntesis de materiales valiosos. retroalimentarlo en el ciclo de reutilización, tal vez incluso de manera rentable.

Un ejemplo se puede encontrar en la naturaleza. Durante la fotosíntesis en las hojas de las plantas, la combinación de luz, el agua y el dióxido de carbono crean biomasa, cerrando el ciclo de la materia natural. En este proceso, El trabajo de la enzima RuBisCo, a base de metal, es absorber el dióxido de carbono del aire y hacerlo utilizable para las reacciones químicas posteriores en la planta. Inspirado por esta conversión natural a base de enzimas metálicas, Los investigadores de KIT ahora están presentando un proceso en el que el dióxido de carbono del gas de efecto invernadero junto con el gas hidrógeno se convierte directamente en grafeno a temperaturas de hasta 1000 grados centígrados con la ayuda de, especialmente preparados, Superficies metálicas catalíticamente activas.

El grafeno es la forma bidimensional del elemento químico carbono, que tiene propiedades eléctricas interesantes y, por lo tanto, es una opción para nuevos componentes electrónicos del futuro. Su descubrimiento y viabilidad en 2004 llevó a todo el mundo, investigación intensiva y ganó a los descubridores, Andre Geim y Konstanin Novoselov, el Premio Nobel de Física en 2010. Los dos quitaron el grafeno manualmente de un bloque de grafito con cinta adhesiva.

Varios grupos de trabajo de KIT han colaborado para presentar un método en la revista ChemSusChem para separar el grafeno del dióxido de carbono y el hidrógeno mediante un catalizador metálico. "Si la superficie del metal presenta la proporción correcta de cobre y paladio, la conversión de dióxido de carbono en grafeno se llevará a cabo directamente en un proceso simple de un solo paso, "explica el jefe del estudio, Profesor Mario Ruben, del grupo de trabajo Molekulare Materialien en el Instituto de Nanotecnología (INT) y el Instituto de Química Inorgánica (AOC) en KIT. En experimentos posteriores, los investigadores incluso pudieron producir grafeno de varias capas de espesor, que podría ser interesante para posibles aplicaciones en baterías, componentes electrónicos o materiales filtrantes. El próximo objetivo de investigación del grupo de trabajo es formar componentes electrónicos que funcionen a partir del grafeno así obtenido. Los materiales de carbono como el grafeno y las moléculas magnéticas podrían ser los componentes básicos de las futuras computadoras cuánticas, que permiten cálculos ultrarrápidos y energéticamente eficientes, pero no se basan en la lógica binaria de las computadoras actuales.