Conversión de CO₂: La milla extra del laboratorio a la industria
Convertir el gas de efecto invernadero CO₂ en materias primas para la industria utilizando energías renovables: Lo que la electrocatálisis puede hacer en teoría debería aplicarse lo antes posible. Sin embargo, aún existe un desfase entre los avances de la ciencia y las necesidades de la industria. Un equipo de investigación de la Universidad de Duisburg-Essen y la Universidad del Ruhr de Bochum quiere cambiar esta situación. Con nuevos parámetros de rendimiento para aplicaciones industriales, están tendiendo un puente hacia la rápida implantación de la tecnología.
"Vemos la conversión electroquímica del dióxido de carbono como una gran oportunidad en la lucha contra el cambio climático", explica la Prof. Dra. Doris Segets, Directora de la Cátedra de Tecnología de Partículas de la Universidad de Duisburgo-Essen (UDE). Lo que ya funciona bien en condiciones de laboratorio podría parecerse a esto en la práctica: En una planta con una elevada carga de emisiones, como una fábrica de cemento, un catalizador convierte el CO₂ emitido en compuestos de carbono más grandes, como ácido fórmico o metanol. Estos, a su vez, sirven como materias primas en la industria. "Al utilizar electricidad procedente de fuentes de energía renovables para la catálisis, no sólo se convertiría el CO₂ de forma neutra para el clima, sino que además los productos químicos de base dejarían de ser de origen fósil", afirma la catedrática junior Dra. Corina Andronescu (UDE).
Las profesoras Doris Segets y Corina Andronescu (UDE) y el catedrático Ulf-Peter Apfel (Ruhr-Universität Bochum RUB/Fraunhofer UMSICHT) coinciden en que la investigación académica debe dar un paso más para que estos procesos funcionen en la industria. En Nature Communications, esbozan este camino con parámetros clave comunes. "Un aspecto importante es la estabilidad de los catalizadores", explica Ulf-Peter Apfel. "En la industria, deben funcionar durante al menos 50.000 horas. En el laboratorio, no podemos probar el material durante más de cinco años, por lo que somos partidarios de protocolos estrictos con altas tensiones. Esto nos permite adaptar nuestros desarrollos a los requisitos industriales y garantizar la estabilidad."
"También hay que centrarse en el procesamiento del propio catalizador mediante flujos de trabajo coherentes y la recopilación sistemática de metadatos", afirma Segets. "El último paso es una prueba de célula completa, es decir, probar el catalizador en su entorno funcional". El desarrollo de la célula completa tiene otra ventaja: permite realizar análisis de gases fiables. Esto es especialmente importante para el procesamiento posterior, es decir, la separación de la mezcla de gases resultante. "La electrólisis de CO₂ produce inicialmente una mezcla a base de carbono que debe separarse para su uso industrial. Por lo tanto, para que los catalizadores sean realmente beneficiosos para la industria, es necesario tener en cuenta la separabilidad de la mezcla de productos resultante durante el desarrollo", resume el profesor Apfel.
El objetivo declarado de la UDE y la RUB es desarrollar materiales nuevos y urgentemente necesarios para la transición energética de forma rápida y sostenible. Las universidades colaboran estrechamente desde 2007 en el marco estratégico de la Alianza Universitaria del Ruhr (UA Ruhr).
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