-1.4 C
Bruselas
Viernes, 9 de Diciembre, 2022

Nuevo método convierte gas de efecto invernadero en combustible

EXENCIÓN DE RESPONSABILIDAD: Las informaciones y opiniones reproducidas en los artículos son propias de quienes las expresan y es de su exclusiva responsabilidad. La publicación en The European Times no significa automáticamente la aprobación de la opinión, sino el derecho a expresarla.

Más del autor

El nuevo método convierte el gas metano en metanol líquido.

Un equipo de investigadores ha convertido con éxito el metano en metanol utilizando metales de transición ligeros y dispersos, como el cobre, en un proceso conocido como fotooxidación. La reacción ha sido la mejor conseguida hasta la fecha para convertir gas metano en combustible líquido a temperatura y presión ambiente (25 °C y 1 bar, respectivamente), según un estudio publicado en la revista Chemical Communications.

El término bar como unidad de presión proviene de la palabra griega que significa peso (baros). Un bar equivale a 100,000 100 pascales (101,325 kPa), cerca de la presión atmosférica estándar al nivel del mar (XNUMX XNUMX Pa).


Los hallazgos del estudio son un paso crucial para hacer que el gas natural sea accesible como fuente de energía para la producción de combustibles alternativos a la gasolina y el diésel. A pesar de que el gas natural es un combustible fósil, su conversión en metanol produce menos dióxido de carbono (CO2) que otros combustibles líquidos de la misma categoría.

La conversión tuvo lugar en condiciones de presión y temperatura ambiente, lo que podría permitir que el metano, un potente gas de efecto invernadero, se utilice para producir combustible. Crédito: UFSCAR

El metanol es vital en la producción de biodiesel y la industria química en Brasil, donde se utiliza para sintetizar una variedad de productos.


Además, la recolección de metano de la atmósfera es fundamental para mitigar las consecuencias negativas del cambio climático, ya que el gas tiene 25 veces más potencial de contribuir al calentamiento global que el CO2, por ejemplo.

“Hay un gran debate en la comunidad científica sobre el tamaño de las reservas de metano del planeta. Según algunas estimaciones, pueden tener el doble del potencial energético de todos los demás combustibles fósiles combinados. En la transición a las energías renovables, en algún momento tendremos que aprovechar todo este metano”, dijo a Agência FAPESP Marcos da Silva, primer autor del artículo. Silva es un Ph.D. candidato en el Departamento de Física de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar).

El estudio contó con el apoyo de la FAPESP, el Consejo Superior de Investigaciones (CAPES, organismo del Ministerio de Educación) y el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq, dependiente del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación).

Según Ivo Freitas Teixeira, docente de la UFSCar, asesor de tesis de Silva y último autor del artículo, el fotocatalizador utilizado en el estudio fue una innovación clave. “Nuestro grupo innovó significativamente al oxidar el metano en una sola etapa”, dijo. “En la industria química, esta conversión se produce mediante la producción de hidrógeno y CO2 en al menos dos etapas y en condiciones de muy alta temperatura y presión. Nuestro éxito en la obtención de metanol en condiciones suaves, al tiempo que gastamos menos energía, es un gran paso adelante”.


Según Teixeira, los resultados allanan el camino para futuras investigaciones sobre el uso de la energía solar para este proceso de conversión, lo que podría reducir aún más su impacto ambiental.

Fotocatalizadores

En el laboratorio, los científicos sintetizaron nitruro de carbono cristalino en forma de poliheptazina imida (PHI), utilizando metales de transición no nobles o abundantes en la tierra, especialmente cobre, para producir fotocatalizadores activos de luz visible.

Luego utilizaron los fotocatalizadores en reacciones de oxidación de metano con peróxido de hidrógeno como iniciador. El catalizador de cobre-PHI generó un gran volumen de productos líquidos oxigenados, especialmente metanol (2,900 micromoles por gramo de material, o µmol.g-1 en cuatro horas).

“Descubrimos el mejor catalizador y otras condiciones esenciales para la reacción química, como usar una gran cantidad de agua y solo una pequeña cantidad de peróxido de hidrógeno, que es un agente oxidante”, dijo Teixeira. “Los próximos pasos incluyen comprender más sobre los sitios activos de cobre en el material y su papel en la reacción. También planeamos usar oxígeno directamente para producir peróxido de hidrógeno en la propia reacción. Si tiene éxito, esto debería hacer que el proceso sea aún más seguro y económicamente viable”.


Otro punto que el grupo seguirá investigando se relaciona con el cobre. “Trabajamos con cobre disperso. Cuando escribimos el artículo, no sabíamos si estábamos tratando con átomos aislados o con cúmulos. Ahora sabemos que son cúmulos”, explicó.

En el estudio, los científicos utilizaron metano puro, pero en el futuro extraerán el gas de fuentes renovables como la biomasa.

Según las Naciones Unidas, el metano ha causado hasta ahora alrededor del 30% del calentamiento global desde la era preindustrial. Las emisiones de metano de la actividad humana podrían reducirse hasta en un 45 % en la próxima década, evitando un aumento de casi 0.3 °C para 2045.

La estrategia de convertir metano en combustible líquido usando un fotocatalizador es nueva y no está disponible comercialmente, pero su potencial a corto plazo es significativo. “Comenzamos nuestra investigación hace más de cuatro años. Ahora tenemos resultados mucho mejores que los del profesor Hutchings y su grupo en 2017, lo que motivó nuestra propia investigación”, dijo Teixeira, refiriéndose a un estudio publicado en la revista. Ciencias por investigadores afiliados a universidades en los Estados Unidos y el Reino Unido, y dirigido por Graham Hutchings, profesor de la Universidad de Cardiff en Gales.



Referencias:

“Fotooxidación selectiva de metano a metanol en condiciones suaves promovidas por átomos de Cu altamente dispersos en nitruros de carbono cristalinos” por Marcos AR da Silva, Jéssica C. Gil, Nadezda V. Tarakina, Gelson TST Silva, José BG Filho, Klaus Krambrock, Markus Antonietti, Caue Ribeiro e Ivo F. Teixeira, 31 de mayo de 2022, Chemical Communications.
DOI: 10.1039 / D2CC01757A

“Los coloides acuosos de Au-Pd catalizan CH selectivo4 oxidación a CH3OH con O2 bajo condiciones suaves” por Nishtha Agarwal, Simon J. Freakley, Rebecca U. McVicker, Sultan M. Althahban, Nikolaos Dimitratos, Qian He, David J. Morgan, Robert L. Jenkins, David J. Willock, Stuart H. Taylor, Christopher J. Kiely y Graham J. Hutchings, 7 de septiembre de 2017, Ciencias.
DOI: 10.1126/ciencia.aan6515

- Publicidad -
- Publicidad -
- Publicidad - punto_img

Debe leer

Últimos artículos