Los químicos han desarrollado una forma novedosa de capturar y convertir dióxido de carbono en metano, lo que sugiere que las futuras emisiones de gas podrían convertirse en un combustible alternativo utilizando electricidad de fuentes renovables.
Dióxido de carbono (CO2) es un gas de efecto invernadero que representa una gran parte del calentamiento del clima de la Tierra y es producido por centrales eléctricas, fábricas y diversos medios de transporte. Los sistemas típicos de captura de carbono destinados a reducir su presencia en la atmósfera funcionan para reducir las emisiones de dióxido de carbono aislando CO.2 de otros gases y convertirlo en productos útiles. Sin embargo, este proceso es difícil de implementar a escala industrial debido a la enorme cantidad de energía necesaria para que estos sistemas funcionen.
Ahora, utilizando un catalizador especial a base de níquel, los investigadores han descubierto una manera de ahorrar gran parte de esta preciosa energía convirtiendo el dióxido de carbono capturado directamente en metano, dijo Tomaz Neves-García, autor principal del estudio y actual investigador postdoctoral en química. y bioquímica en la Universidad Estatal de Ohio.
Al emplear átomos de níquel dispuestos sobre una superficie electrificada, el equipo pudo convertir directamente el carbamato, la forma capturada de dióxido de carbono, en metano. Descubrieron que los átomos de níquel, un catalizador barato y ampliamente disponible, eran extremadamente buenos para realizar esta conversión.
«Pasamos de una molécula que tiene baja energía y producimos a partir de ella un combustible que tiene alta energía», dijo Neves-García. «Lo que hace que esto sea tan interesante es que otros capturan, recuperan y luego convierten el dióxido de carbono en pasos, mientras que nosotros ahorramos energía al realizar estos pasos simultáneamente».
Lo más importante es que simplificar el proceso de captura de carbono ayuda a replantear lo que los científicos saben sobre el ciclo del carbono y es un paso vital para establecer estrategias más complejas para tecnologías de mitigación climática más rápidas y eficientes.
«Necesitamos centrarnos en gastar la menor cantidad de energía posible en la captura y conversión de carbono», afirmó Neves-García. «Así que, en lugar de realizar todos los pasos de captura y conversión de forma independiente, podemos combinarlos en un solo paso, evitando procesos derrochadores de energía».
El artículo fue publicado recientemente en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense.
Aunque muchos métodos de captura de carbono aún se encuentran en sus primeras etapas, con investigadores de una variedad de campos trabajando para mejorarlos, el campo es prometedor, dijo Neves-García.
Conversión de CO2 en un combustible que utiliza electricidad renovable tiene el potencial de cerrar el ciclo del carbono. Por ejemplo, cuando se quema metano para generar energía, se emite dióxido de carbono que, si se captura y se convierte nuevamente en metano, podría conducir a un ciclo continuo de producción de energía sin aumentar la carga del calentamiento global de la Tierra.
El estudio también representa la primera vez que los investigadores descubren que pueden utilizar la electroquímica para lograr la conversión de carbamato en metano. Aunque se han hecho muchos intentos de convertir el CO capturado2 en productos útiles, hasta ahora la mayoría de los investigadores sólo han demostrado la capacidad de producir monóxido de carbono.
«El metano puede ser un producto realmente interesante, pero lo más importante es que abre un camino para desarrollar más procesos para convertir el CO capturado2 a otros productos», afirmó.
En el futuro, el equipo espera seguir explorando otras alternativas de energía química limpia para ayudar a inspirar la creación de una variedad de rutas sostenibles de captura de carbono.
«Todo siempre vuelve a la energía, y hay mucho entusiasmo y esfuerzo invertido en el futuro de este campo para salvar más», dijo Neves-García.
Otros coautores incluyen a Quansong Zhu y L. Robert Baker de Ohio State, Liane M. Rossi de la Universidad de Sao Paulo, Mahmudul Hasan y Robert E. Warburton de la Universidad Case Western Reserve, Jing Li y Hailiang Wang de la Universidad de Yale, así como así como Zhan Jiang y Yongye Liang de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur.
