Los científicos han dado un gran paso hacia una economía circular del carbono mediante el desarrollo de una catalizador económico que recicla los gases de efecto invernadero en ingredientes que se pueden utilizar en combustible, gas de hidrogeno, y otros productos químicos. Los resultados podrían ser revolucionarios en el esfuerzo por revertir el calentamiento global, según los investigadores. El estudio fue publicado el 14 de febrero en Ciencias .

"Nos propusimos desarrollar un catalizador eficaz que pueda convertir grandes cantidades de gases de efecto invernadero, dióxido de carbono y metano, sin fallar". "dijo Cafer T. Yavuz, autor del artículo y profesor asociado de ingeniería química y biomolecular y de química en KAIST.

El catalizador, hecho de níquel barato y abundante, magnesio, y molibdeno, inicia y acelera la velocidad de reacción que convierte el dióxido de carbono y el metano en gas hidrógeno. Puede funcionar de manera eficiente durante más de un mes.

Esta conversión se llama "reformado en seco, "donde los gases nocivos, como el dióxido de carbono, se procesan para producir productos químicos más útiles que podrían refinarse para su uso en combustible, plástica, o incluso productos farmacéuticos. Es un proceso efectivo, pero anteriormente requería metales raros y costosos como el platino y el rodio para inducir una reacción química breve e ineficaz.

Otros investigadores habían propuesto previamente el níquel como una solución más económica, pero los subproductos de carbono se acumularían y las nanopartículas de la superficie se unirían al metal más barato, cambiando fundamentalmente la composición y geometría del catalizador y haciéndolo inútil.

"La dificultad surge de la falta de control en decenas de sitios activos sobre las voluminosas superficies de los catalizadores porque cualquier procedimiento de refinamiento que se intente también cambia la naturaleza del catalizador en sí". "Dijo Yavuz.

Los investigadores produjeron nanopartículas de níquel-molibdeno en un ambiente reductor en presencia de un óxido de magnesio monocristalino. Como los ingredientes se calentaron bajo gas reactivo, las nanopartículas se movían sobre la prístina superficie del cristal buscando puntos de anclaje. El catalizador activado resultante selló sus propios sitios activos de alta energía y fijó permanentemente la ubicación de las nanopartículas, lo que significa que el catalizador a base de níquel no tendrá una acumulación de carbono. ni las partículas de la superficie se unirán entre sí.

"Nos tomó casi un año comprender el mecanismo subyacente, "dijo el primer autor Youngdong Song, estudiante de posgrado en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de KAIST. "Una vez que estudiamos todos los eventos químicos en detalle, nos quedamos impactados."

Los investigadores llamaron al catalizador Nanocatalizadores en bordes de cristal único (NOSCE). El nanopolvo de óxido de magnesio proviene de una forma finamente estructurada de óxido de magnesio, donde las moléculas se unen continuamente al borde. No hay roturas ni defectos en la superficie, permitiendo reacciones uniformes y predecibles.

"Nuestro estudio resuelve una serie de desafíos que enfrenta la comunidad de catalizadores, "Creemos que el mecanismo NOSCE mejorará otras reacciones catalíticas ineficientes y proporcionará ahorros aún mayores en las emisiones de gases de efecto invernadero", dijo Yavuz.