24.09.2020 - University of California - Los Angeles (UCLA)

Se ha descubierto una vía efectiva para convertir el CO2 en etileno

Una forma prometedora de transformar la producción de etileno en una industria más ecológica

Un equipo de investigación de Caltech y de la Escuela de Ingeniería Samueli de la UCLA ha demostrado una forma prometedora de convertir eficientemente el dióxido de carbono en etileno, un importante producto químico utilizado para producir plásticos, solventes, cosméticos y otros productos importantes a nivel mundial.

Los científicos desarrollaron alambres de cobre a nanoescala con superficies de forma especial para catalizar una reacción química que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero mientras genera etileno, un valioso producto químico simultáneamente. Los estudios computacionales de la reacción muestran que el catalizador con forma favorece la producción de etileno sobre el hidrógeno o el metano.

"Estamos al borde del agotamiento de los combustibles fósiles, junto con los desafíos del cambio climático global", dijo Yu Huang, co-autor del estudio y profesor de ciencia de materiales e ingeniería en la UCLA. "El desarrollo de materiales que puedan convertir eficientemente los gases de efecto invernadero en combustibles de valor añadido y materias primas químicas es un paso crítico para mitigar el calentamiento global, a la vez que se evita la extracción de combustibles fósiles cada vez más limitados". Este experimento integrado y análisis teórico presenta un camino sostenible hacia el reciclaje y la utilización del dióxido de carbono".

En la actualidad, el etileno tiene una producción anual global de 158 millones de toneladas. Gran parte de eso se convierte en polietileno, que se utiliza en envases de plástico. El etileno se procesa a partir de hidrocarburos, como el gas natural.

"La idea de utilizar el cobre para catalizar esta reacción existe desde hace mucho tiempo, pero la clave es acelerar el ritmo para que sea lo suficientemente rápido para la producción industrial", dijo William A. Goddard III, autor corresponsal del estudio y profesor de química, ciencia de los materiales y física aplicada de Caltech, Charles y Mary Ferkel. "Este estudio muestra un camino sólido hacia esa marca, con el potencial de transformar la producción de etileno en una industria más ecológica usando CO2 que de otra manera terminaría en la atmósfera".

El uso del cobre para iniciar la reducción del dióxido de carbono (CO2) en la reacción del etileno (C2H4) ha sufrido dos golpes contra él. Primero, la reacción química inicial también produjo hidrógeno y metano, ambos indeseables en la producción industrial. Segundo, los intentos anteriores que resultaron en la producción de etileno no duraron mucho tiempo, con la eficiencia de la conversión disminuyendo a medida que el sistema continuaba funcionando.

Para superar estos dos obstáculos, los investigadores se centraron en el diseño de los nanocables de cobre con "peldaños" altamente activos - similares a un conjunto de escaleras dispuestas a escala atómica. Un hallazgo intrigante de este estudio en colaboración es que este patrón de pasos a través de las superficies de los nanocables permaneció estable bajo las condiciones de reacción, contrariamente a la creencia general de que estas características de alta energía se suavizarían. Esta es la clave tanto para la durabilidad del sistema como para la selectividad en la producción de etileno, en lugar de otros productos finales.

El equipo demostró una tasa de conversión de dióxido de carbono en etileno superior al 70%, mucho más eficiente que los diseños anteriores, que arrojaron al menos un 10% menos en las mismas condiciones. El nuevo sistema funcionó durante 200 horas, con pocos cambios en la eficiencia de la conversión, un gran avance para los catalizadores basados en el cobre. Además, la comprensión integral de la relación estructura-función ilustró una nueva perspectiva para diseñar un catalizador de reducción de CO2 altamente activo y duradero en acción.

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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