Un proceso pionero de hidrogenación de CO2 a metanol mediante plasma catalítico en condiciones ambientales
Investigadores de la Universidad de Liverpool han logrado un importante hito en la conversión de dióxido de carbono(CO2) en valiosos combustibles y productos químicos, lo que supone un paso importante hacia una economía sostenible neta cero.
En un artículo, el equipo describe un proceso pionero de hidrogenación deCO2 a metanol mediante catalizadores de plasma a temperatura ambiente y presión atmosférica.
Este avance aborda las limitaciones de la catálisis térmica tradicional, que a menudo requiere altas temperaturas y presiones, lo que resulta en una baja conversión deCO2 y rendimiento de metanol.
El novedoso proceso utiliza un catalizador bimetálico de Ni-Co en un reactor de plasma no térmico para lograr en un solo paso una impresionante selectividad del 46% para el metanol y una conversión del 24% deCO2 a 35 °C y 0,1 MPa.
El plasma no térmico, un gas ionizado que contiene electrones energéticos y especies reactivas, puede activar fuertes enlaces químicos de moléculas inertes comoel CO2, facilitando las reacciones químicas en condiciones suaves.
Además, los sistemas modulares basados en plasma pueden encenderse y apagarse instantáneamente, lo que ofrece una gran flexibilidad para utilizar electricidad renovable intermitente en la producción descentralizada de combustibles y productos químicos.
El profesor Xin Tu, catedrático de Catálisis por Plasma de la Universidad de Liverpool, ha declarado: "Nuestro trabajo demuestra que la catálisis de plasma ofrece una solución flexible y descentralizada para la hidrogenación deCO2 a metanol en condiciones ambientales. Nuestra reciente evaluación tecnoeconómica también muestra que este proceso puede reducir significativamente los costes de capital en comparación con los procesos catalíticos térmicos tradicionalesde CO2 a metanol, proporcionando una ruta viable para la utilización de fuentes de energía renovables en la producción de combustibles sintéticos."
La caracterización por infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR) in situ acoplada a plasma y los cálculos de la teoría del funcional de la densidad (DFT) revelaron que la interfaz bimetálica Ni-Co es el principal centro activo para la síntesis de metanol, con adsorción deCO2 e hidrogenación que se produce a través del mecanismo Eley-Rideal (E-R) para producir una variedad de productos intermedios. Además, tanto la ruta del formiato como la del carboxilo desempeñan un papel crítico en la formación de metanol, mientras que las rutas de desplazamiento inverso agua-gas (RWGS) y de hidrogenación de CO resultaron ser menos favorables en los sitios Ni-Co. El control preciso de los sitios Ni-Co en los catalizadores bimetálicos es muy prometedor para adaptar el peso de cada vía de reacción promoviendo la adsorción asimétrica de moléculasde CO2 en las interfaces bimetálicas, modulando así eficazmente la distribución de los productos.
Esta investigación subraya el importante potencial de la catálisis de plasma como tecnología emergente de electrificación para la conversión sostenible deCO2 y la producción de combustible. La capacidad de llevar a cabo estas reacciones en condiciones ambientales utilizando un sistema de plasma modular y escalable presenta una alternativa atractiva para la industria química.
Además, los sistemas basados en plasma pueden ser alimentados por electricidad renovable intermitente, mejorando la viabilidad de la producción descentralizada de combustible y productos químicos.
Este trabajo pionero supone un gran paso adelante en el campo de la conversión catalíticadel CO2 y ofrece vías prometedoras para futuras investigaciones y aplicaciones industriales que permitan afrontar el reto de un futuro sostenible.
El equipo de investigación de la Universidad de Liverpool es líder en catálisis por plasma y también ha realizado avances pioneros en la conversión catalítica por plasma delCO2 en otros combustibles y productos químicos. Por ejemplo, han desarrollado procesos de plasma prometedores para la metanización deCO2 y la conversión de biogás en metanol en un solo paso, y han presentado tres patentes PCT en esta área.
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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