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Avance científico convierte el dióxido de carbono en etanol

¿No sería maravilloso si pudiéramos hacer algo útil con el exceso de dióxido de carbono aparte de capturarlo, comprimirlo y enterrarlo en el fondo del océano? Los científicos del Laboratorio Nacional de Argonne pueden haber descubierto una forma de hacer precisamente eso.

Según un comunicado de prensa de la ANL, los investigadores del laboratorio, en colaboración con socios de la Universidad del Norte de Illinois, han descubierto un nuevo electrocatalizador que convierte el dióxido de carbono y el agua en etanol con una eficiencia energética muy alta.

El etanol es un producto particularmente deseable porque es un ingrediente de casi toda la gasolina de los Estados Unidos y se utiliza ampliamente como producto intermedio en las industrias química, farmacéutica y cosmética.

"El proceso resultante de nuestro catalizador contribuiría a la economía circular del carbono, que implica la reutilización del dióxido de carbono", dice Di-Jia Liu, químico principal de la división de ciencias químicas e ingeniería de Argonne y también científico de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago.

El nuevo proceso electroquímico convierte el dióxido de carbono emitido por los procedimientos industriales, como las centrales eléctricas de combustibles fósiles o las plantas de fermentación de alcohol, en mercancías valiosas a un costo razonable.

El catalizador en sí está compuesto de cobre dispersado atómicamente en un soporte de polvo de carbono. Descompone las moléculas de dióxido de carbono y de agua y las vuelve a ensamblar selectivamente en etanol utilizando un campo eléctrico externo.

La selectividad electrocatalítica o eficiencia faradaíca del proceso es de más del 90%, lo que es significativamente mayor que cuando se utiliza cualquier otro proceso reportado. El catalizador funciona de forma estable durante un funcionamiento prolongado a bajo voltaje.

"Con esta investigación, hemos descubierto un nuevo mecanismo catalítico para convertir el dióxido de carbono y el agua en etanol", dijo Tao Xu, un profesor de química física y nanotecnología de la Universidad del Norte de Illinois.

"El mecanismo también debería proporcionar una base para el desarrollo de electrocatalizadores altamente eficientes para la conversión de dióxido de carbono en una amplia gama de productos químicos de valor añadido".

Debido a que el CO2 es una molécula estable, transformarlo en una molécula diferente normalmente requiere grandes cantidades de energía, lo que hace que el proceso de conversión sea costoso.

Liu dice, "Podríamos acoplar el proceso electroquímico de conversión de CO2 a etanol usando nuestro catalizador a la red eléctrica y aprovechar la electricidad de bajo costo disponible de fuentes renovables como la energía solar y la energía eólica durante las horas de menor consumo".

Debido a que el proceso funciona a baja temperatura y presión, puede comenzar y detenerse rápidamente en respuesta al suministro intermitente de la electricidad renovable.

La investigación aprovechó dos instalaciones en ANL - la Advanced Photon Source y el centro de Nanoscale Materials. También tuvo acceso al Computing Resource Center del laboratorio.

"Gracias al alto flujo de fotones de los rayos X en el APS, hemos capturado los cambios estructurales del catalizador durante la reacción electroquímica", dijo Tao Li, un profesor asistente en el Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad del Norte de Illinois y un científico asistente en la división de Ciencia de Rayos X de Argonne.

Los resultados de la investigación están abriendo nuevos caminos que podrían conducir a más mejoras en el diseño de catalizadores.

"Hemos preparado varios catalizadores nuevos utilizando este enfoque y hemos encontrado que todos ellos son altamente eficientes en la conversión de CO2 a otros hidrocarburos", dice Liu.

"Planeamos continuar esta investigación en colaboración con la industria para avanzar en esta prometedora tecnología". La investigación fue publicada recientemente en la revista Nature Energy.

Podría allanar el camino para el reciclaje de CO2

El resultado de esta nueva investigación es la creación de un proceso que podría reutilizar y reciclar el dióxido de carbono para combustibles y productos químicos que hoy en día se derivan del petróleo o del gas natural. Lo que estamos presenciando es una convergencia de tecnologías que puede dar lugar a formas de reducir sustancialmente la cantidad de dióxido de carbono que se añade a la atmósfera por la industria y a un costo mucho más bajo de lo que antes se creía posible.

El etanol y los otros productos químicos que podrían resultar de este y otros procesos similares son elementos esenciales para la industria de los plásticos. Si este descubrimiento pudiera combinarse con la creación de nuevos plásticos reciclables y biodegradables, sería un gran paso adelante en la construcción de una economía circular, que no destruye el medio ambiente en busca de beneficios.

El Proyecto Drawdown acaba de publicar una actualización de su hoja de ruta hacia un mundo sostenible, que dice que puede ocurrir hoy sin esperar a que aparezcan nuevas tecnologías. Estas últimas noticias del Laboratorio Nacional de Argonne podrían incorporarse a las ideas promovidas por Drawdown Review para ayudar a crear un ambiente de negocios basado en la noción de que los recursos de la Tierra son finitos y deben ser utilizados de la manera más sabia posible.

Fuente : World Energy Trade

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