La clave para obtener combustibles renovables más baratos: evitar que el hierro se oxide
Un elemento barato y fácilmente disponible podría utilizarse para la conversión rentable de biocombustibles
Los investigadores de la Universidad del Estado de Washington han dado un primer paso clave para convertir económicamente los materiales vegetales en combustibles: evitar que el hierro se oxide.
Los investigadores han determinado cómo evitar que el hierro se oxide en importantes reacciones químicas que se necesitan para convertir materiales vegetales en combustibles, lo que significa que el elemento barato y fácilmente disponible podría utilizarse para una conversión de biocombustibles rentable.
Dirigidos por Yong Wang, profesor distinguido de la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene y Linda Voiland, y Shuai Wang del Laboratorio Estatal Clave de Química Física de Superficies Sólidas de la Universidad de Xiamen, los investigadores informan sobre su trabajo en la portada del número de julio de ACS Catalysis.
Los investigadores han estado tratando de encontrar formas más eficientes de crear combustibles y productos químicos a partir de recursos vegetales renovables, como las algas, los desechos de cultivos o los residuos forestales. Pero estos biocombustibles tienden a ser más caros con menos densidad de energía que los combustibles fósiles.
Un gran obstáculo en el uso de las materias primas vegetales para el combustible es que hay que quitarles el oxígeno antes de que puedan ser utilizadas.
"Se quiere usar el catalizador más barato para eliminar el oxígeno", dijo Jean-Sabin McEwen, coautor del trabajo y profesor asociado de la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene y Linda Voiland. "El hierro es una buena elección porque es super abundante".
Los catalizadores basados en el hierro son muy prometedores para poder eliminar el oxígeno, pero debido a que los materiales vegetales también contienen oxígeno, el hierro se oxida, u oxida, durante la reacción, y entonces la reacción deja de funcionar. El truco es conseguir que el hierro elimine el oxígeno de las plantas sin absorber tanto oxígeno que la reacción se detenga.
En su trabajo, los investigadores anclaron su catalizador de hierro con una estructura de carbono que fue modificada para incorporar nitrógeno. La estructura modifica las propiedades del hierro, de modo que interactúa menos con el oxígeno mientras continúa haciendo el trabajo necesario para eliminar el oxígeno del material vegetal. Los investigadores utilizaron el nitrógeno como una especie de dial de control para sintonizar la interacción del hierro con el oxígeno.
En otro artículo recientemente publicado en Chemical Science dirigido por Yong Wang y Junming Sun, profesor asistente de investigación en la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene y Linda Voiland, los investigadores descubrieron un catalizador duradero basado en el hierro con una fina capa de grafeno de carbono a su alrededor. La capa de grafeno protegía el hierro mientras que los iones de cesio permitían a los investigadores adaptar sus propiedades electrónicas a la reacción deseada.
"Hemos marcado la reacción del oxígeno", dijo Sun. "Protegiendo el hierro y afinando sus propiedades, estos trabajos proporcionan la base científica para usar el hierro abundante y rentable de la tierra como catalizadores para la conversión de la biomasa".
Los investigadores están trabajando ahora para comprender mejor la química de las reacciones, para poder aumentar aún más la reactividad de los catalizadores de hierro. También necesitarán probar sus catalizadores con materias primas reales en lugar de los compuestos modelo utilizados para el estudio. Las materias primas recogidas en los campos de cultivo serán más complicadas en sus composiciones con muchas impurezas, y los investigadores también tendrían que integrar su catalizador en una serie de pasos que se utilizan en el proceso de conversión.
"Estamos tratando de hacer la conversión de la forma más económica posible", dijo Wang. "La clave es tratar de encontrar catalizadores robustos basados en elementos de bajo costo y abundantes en la tierra. Este es un primer paso en esa dirección".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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