16.06.2020 - University of New South Wales

Es tan fácil como jugar con Lego: Una forma limpia de convertir el dióxido de carbono residual en productos industriales útiles.

La fabricación de catalizadores ha sido costosa y complicada - hasta ahora

Los ingenieros químicos de UNSW Sydney han desarrollado una nueva tecnología que ayuda a convertir las emisiones dañinas de dióxido de carbono en bloques de construcción química para hacer productos industriales útiles como el combustible y los plásticos.

Y si se adopta a gran escala, el proceso podría dar al mundo un respiro en su transición hacia una economía verde.

En un artículo publicado en la revista Advanced Energy Materials, el Dr. Rahman Daiyan y la Dra. Emma Lovell de la Escuela de Ingeniería Química de la UNSW detallan una forma de crear nanopartículas que promueven la conversión del dióxido de carbono residual en componentes industriales útiles.

Llama abierta

Los investigadores, que realizaron su trabajo en el Laboratorio de Investigación de Partículas y Catálisis dirigido por la profesora de Scientia Rose Amal, demuestran que al fabricar óxido de zinc a muy altas temperaturas mediante una técnica llamada pirólisis por pulverización de llama (FSP), pueden crear nanopartículas que actúan como catalizador para convertir el dióxido de carbono en 'gas de síntesis', una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono que se utiliza en la fabricación de productos industriales. Los investigadores dicen que este método es más barato y más escalable para las necesidades de la industria pesada que lo que está disponible hoy en día.

"Utilizamos una llama abierta, que arde a 2000 grados, para crear nanopartículas de óxido de zinc que pueden ser utilizadas para convertir el CO2, usando electricidad, en gas de síntesis", dice el Dr. Lovell.

"El gas de síntesis se considera a menudo el equivalente químico del Lego porque los dos componentes básicos - hidrógeno y monóxido de carbono - pueden utilizarse en diferentes proporciones para fabricar cosas como el diesel sintético, el metanol, el alcohol o los plásticos, que son precursores industriales muy importantes.

"Así que esencialmente lo que estamos haciendo es convertir el CO2 en estos precursores que pueden ser usados para hacer todos estos químicos industriales vitales".

Cerrando el bucle

En un entorno industrial, un electrolizador que contiene las partículas de óxido de zinc producidas por el FSP podría utilizarse para convertir el CO2 residual en permutaciones útiles de gas de síntesis, dice el Dr. Daiyan.

"Los residuos de CO2 de, digamos, una central eléctrica o una fábrica de cemento, pueden pasar a través de este electrolizador, y en su interior tenemos nuestro material de óxido de zinc rociado con llama en forma de electrodo. Cuando pasamos el CO2 residual hacia adentro, se procesa usando electricidad y se libera de una salida como gas de síntesis en una mezcla de CO e hidrógeno", dice.

Los investigadores dicen que, en efecto, están cerrando el ciclo del carbono en los procesos industriales que crean gases de efecto invernadero nocivos. Y haciendo pequeños ajustes en la forma en que las nanopartículas son quemadas por la técnica FSP, pueden determinar la eventual mezcla de los bloques de construcción de gas natural sintético producidos por la conversión de dióxido de carbono.

"En este momento se genera gas de síntesis utilizando gas natural, es decir, a partir de combustibles fósiles", dice el Dr. Daiyan. "Pero estamos usando el dióxido de carbono residual y luego lo convertimos en gas de síntesis en una proporción que depende de la industria en la que quieras usarlo."

Por ejemplo, una proporción de uno a uno entre el monóxido de carbono y el hidrógeno se presta a la síntesis que puede ser utilizada como combustible. Pero una proporción de cuatro partes de monóxido de carbono y una parte de hidrógeno es adecuada para la creación de plásticos, dice el Dr. Daiyan.

Barato y accesible

Al elegir el óxido de zinc como su catalizador, los investigadores se han asegurado de que su solución siga siendo una alternativa más barata que lo que se ha intentado anteriormente en este espacio.

"En intentos anteriores se han utilizado materiales caros como el paladio, pero éste es el primer caso en que un material muy barato y abundante, extraído localmente en Australia, se ha aplicado con éxito al problema de la conversión de dióxido de carbono residual", dice el Dr. Daiyan.

El Dr. Lovell agrega que lo que también hace atractivo este método es el uso del sistema de llama FSP para crear y controlar estos valiosos materiales.

"Significa que se puede utilizar industrialmente, se puede escalar, es súper rápido para hacer los materiales y muy eficaz", dice.

"No tenemos que preocuparnos por complicadas técnicas de síntesis que utilizan metales y precursores realmente caros - podemos quemarlo y en 10 minutos tener estas partículas listas para su uso. Y al controlar cómo lo quemamos, podemos controlar esas proporciones de bloques de construcción de gas natural deseado."

Escalando...

Aunque el dúo ya ha construido un electrolizador que ha sido probado con gas residual de CO2 que contiene contaminantes, la ampliación de la tecnología hasta el punto de que podría convertir todo el dióxido de carbono residual emitido por una planta de energía es todavía un camino por recorrer.

"La idea es que podemos tomar una fuente puntual de CO2, como una central eléctrica de carbón, una central eléctrica de gas, o incluso una mina de gas natural donde se libera una enorme cantidad de CO2 puro y podemos esencialmente retroalimentar esta tecnología en la parte trasera de estas plantas. Entonces se podría capturar el CO2 producido y convertirlo en algo muy valioso para la industria", dice el Dr. Lovell.

El próximo proyecto del grupo consistirá en probar sus nanomateriales en un entorno de gas de combustión para asegurar que son tolerantes a las duras condiciones y a otros productos químicos que se encuentran en los gases de desechos industriales.

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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