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Un equipo de investigación internacional ha utilizado nanopartículas para convertir el dióxido de carbono en valiosas materias primas. Los científicos de la Ruhr-Universität Bochum en Alemania y la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia han adoptado el principio de enzimas que producen moléculas complejas en reacciones de varios pasos. El equipo transfirió este mecanismo a nanopartículas metálicas, también conocidas como nanozimas. Los químicos utilizaron dióxido de carbono para producir etanol y propanol, que son materias primas habituales para la industria química.
El equipo dirigido por el profesor Wolfgang Schuhmann del Centro de Electroquímica de Bochum y la profesora Corina Andronescu de la Universidad de Duisburg-Essen, junto con el equipo australiano dirigido por el profesor Justin Gooding y el profesor Richard Tilley, reportado en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense el 25 de agosto de 2019.
"Transferir las reacciones en cascada de las enzimas a nanopartículas catalíticamente activas podría ser un paso decisivo en el diseño de catalizadores, "dice Wolfgang Schuhmann.
Partícula con dos centros activos
Las enzimas tienen diferentes centros activos para reacciones en cascada, que están especializados en ciertos pasos de reacción. Por ejemplo, una sola enzima puede producir un producto complejo a partir de un material de partida relativamente simple. Para imitar este concepto, los investigadores sintetizaron una partícula con un núcleo de plata rodeado por una capa porosa de cobre. El núcleo de plata sirve como el primer centro activo, la capa de cobre como la segunda. Los productos intermedios formados en el núcleo de plata reaccionan luego en la capa de cobre para formar moléculas más complejas, que finalmente dejan la partícula.
En el presente trabajo, el equipo germano-australiano demostró que la reducción electroquímica del dióxido de carbono puede tener lugar con la ayuda de nanozimas. Varios pasos de reacción en el núcleo de plata y la capa de cobre transforman el material de partida en etanol o propanol.
"También hay otras nanopartículas que pueden producir estos productos a partir de CO 2 sin el principio de cascada, "dice Wolfgang Schuhmann." Sin embargo, requieren mucha más energía ".
Los investigadores ahora quieren desarrollar aún más el concepto de reacción en cascada en nanopartículas para poder producir selectivamente productos aún más valiosos como el etileno o el butanol.
