Por primera vez, los investigadores han
demostrado que el CO2 capturado desde el aire se puede convertir
directamente en metanol (CH3OH) usando un catalizador homogéneo. Los
beneficios son de dos tipos: El proceso elimina CO2 perjudiciales de
la atmósfera, y el metanol se pueden utilizar como un combustible
alternativo a la gasolina. El trabajo representa un paso importante
que podría algún día conducir a una futura "economía de metanol", en
el que el combustible y almacenamiento de energía se basan
principalmente en metanol.
El estudio fue dirigido por GK Surya Prakash, profesor de química en
la Universidad del Sur de California, junto con el premio Nobel George
A. Olah, un distinguido profesor de la Universidad del Sur de
California. Los investigadores han publicado su papel en el proceso de
conversión de CO2 de metanol en una edición reciente de la revista de
la American Chemical Society.
"La captura de CO2 directa y la conversión de metanol usando hidrógeno
molecular en la misma olla no se logró antes. Ahora lo han hecho!"
Prakash dijo Phys.org.
En los últimos años, los químicos han estado investigando diversas
maneras de reciclar el CO2 en productos útiles. Por ejemplo, el
tratamiento de CO2 con gas hidrógeno (H2) puede producir metanol, el
metano (CH4), o ácido fórmico (HCOOH). Entre estos productos, el
metanol es especialmente atractivo debido a su uso como combustible
alternativo, en pilas de combustible, y para el almacenamiento de
hidrógeno.
La industria química produce actualmente más de 70 millones de
toneladas de metanol al año debido a que el compuesto sencilla también
sirve como un bloque de construcción para muchos compuestos más
grandes, incluyendo dos de los más altamente producido compuestos
orgánicos, etileno y propileno, que se utilizan para fabricar
plásticos y otros productos.
Un factor clave en el proceso de conversión-CO2-a metanol es encontrar
un buen catalizador homogéneo, que es esencial para acelerar las
reacciones químicas de manera que el metanol puede ser producido a un
ritmo acelerado. El problema es que estas reacciones requieren altas
temperaturas (alrededor de 150 ° C), y, lamentablemente, el calor
causa a menudo los catalizadores a descomponerse.
En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron un catalizador
estable basado en rutenio metal que no se descompone a altas
temperaturas. Buena estabilidad de El catalizador permite que sea
reutilizado una y otra vez para la producción continua de metanol.
"Desarrollo de catalizadores homogéneos
estables para la reducción de CO2 a metanol fue un desafío", dijo
Prakash. "La mayoría de los catalizadores se detuvo en la etapa de
ácido fórmico. Además, necesitábamos un catalizador que podría reducir
carbamatos o bicarbonatos alquilamonio directamente al metanol. Hemos
logrado tanto con nuestro catalizador."
Con el nuevo catalizador, junto con
algunos compuestos adicionales, los investigadores demostraron que
hasta el 79% del CO2 capturado desde el aire se puede convertir en
metanol. Inicialmente, el metanol se mezcla con agua, pero puede
separarse fácilmente por destilación.
En cuanto a la obra desde una
perspectiva más amplia, los investigadores esperan que algún día
podría contribuir a una economía de metanol. Este plan consiste en el
desarrollo de un "ciclo del carbono antropogénico", en el cual el
carbono se recicla para complementar el ciclo natural del carbono. En
la naturaleza, está continuamente se intercambian carbono, reciclar,
reutilizar y entre la atmósfera, los océanos y los organismos vivos,
pero la naturaleza no puede reciclar el carbono de los combustibles
fósiles tan rápido como los humanos pueden quemarlos. Los seres
humanos podrían contrarrestar algunas de las emisiones de CO2 que
liberamos mediante la conversión de una parte del carbono de nuevo en
una fuente de energía tal como metanol.
Más información sobre el ciclo del
carbono antropogénico se puede encontrar en esta pieza Perspectiva por
Olah, Prakash, y Alain Goeppert.
Como siguiente paso, los investigadores
planean bajar la temperatura de funcionamiento del catalizador y
mejorar su eficiencia.
"Vamos a continuar los estudios para
desarrollar catalizadores más robustos que trabajan alrededor de 100 a
120 ° C", dijo Prakash. "Nos gustaría llevar a cabo la química de una
manera preparativamente útil, en el que no hay pérdidas de disolvente
o reactivo."
Explorar
más: la catálisis homogénea: el dióxido de carbono complejos de
rutenio fosfina hidrogenados para hacer metanol
Más información: Jotheeswari Kothandaraman, et al. "La conversión de
CO2 de Aire en metanol usando una poliamina y un catalizador de
rutenio homogéneo." Revista de la Sociedad Química Americana. DOI:
10.1021 / jacs.5b12354
Referencia del Diario: Diario de la Sociedad Americana de Química
Leer más en: http://phys.org/news/2016-01-carbon-dioxide-captured-air-methanol.html#jCp
