20.03.2020 - Tata Institute of Fundamental Research

Cerrar el ciclo del carbono para detener el cambio climático

Los defectos en la nanosílica pueden salvar al planeta Tierra del calentamiento global

Una cantidad excesiva de dióxido de carbono es la principal causa del cambio climático. Uno de los mejores enfoques es capturar y convertir el dióxido de carbono (CO2) en un combustible como el metano. Por otro lado, una forma sostenible de resolver el problema de la energía es generar una fuente de energía alternativa, sin embargo, los desafíos relacionados con el almacenamiento de la electricidad renovable están impidiendo el desarrollo de estas tecnologías. Por lo tanto, la conversión de CO2 en metano utilizando hidrógeno renovable tiene el gran potencial de proporcionar una solución a estos dos problemas de niveles excesivos de CO2, y el desajuste temporal entre la producción y la demanda de electricidad renovable, así como el almacenamiento de hidrógeno.

Los catalizadores más conocidos para la metanización del CO2 son las nanopartículas de metales con soporte. Sin embargo, la mayoría de ellas sufren el problema de la estabilidad así como la selectividad hacia el metano sobre el CO. La mejor manera de resolver el problema de la estabilidad de los catalizadores es reemplazando los sitios activos (nanopartículas metálicas) por sitios activos libres de metales que son catalíticos y estables incluso en un ambiente de aire a altas temperaturas.

En este trabajo, los investigadores del TIFR han desarrollado el protocolo de ingeniería de defectos magnesio-térmicos para diseñar un nuevo sistema de catalizador en el que los sitios activos de las nanopartículas metálicas fueron reemplazados por defectos como sitios catalíticamente activos.

Este es el primer catalizador libre de metales y ligantes para la conversión de CO2. Los defectos de la nanosílica convierten el CO2 en metano con una excelente productividad y selectividad. Además, las nanopartículas de metal no eran necesarias, y los sitios de defectos actuaban por sí solos como sitios catalíticos para la activación del dióxido de carbono y la disociación del hidrógeno y su acción cooperativa convertía el CO2 en metano.

El catalizador es reciclable y estable durante más de 200 h con 10000 μmoles g-1 h-1 de productividad para el metano. Cabe destacar que, a diferencia de los catalizadores metálicos caros, la actividad catalítica para la producción de metano aumentó significativamente después de cada ciclo de regeneración, alcanzando más del doble de la tasa de producción de metano después de ocho ciclos de regeneración en comparación con el rendimiento inicial del catalizador.

Los estudios de espectroscopia dieron una visión atomística de los diversos sitios de defectos (centros radicales de Si, vacíos de O y centros de agujeros de oxígeno no puenteados) en términos de sus concentraciones, proximidad y cooperatividad. El estudio de espectroscopia in situ proporcionó conocimientos mecánicos a nivel molecular, indicando posibles vías para la conversión del CO2 en metano y monóxido de carbono, lo que fue confirmado por un estudio computacional en colaboración con el Prof. Ayan Datta de la Asociación India de Ciencia de Cultivos (IACS), Calcuta.

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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