08.10.2021 - Kyoto University

Método sencillo para convertir el dióxido de carbono en compuestos útiles

Con el nuevo método, el dióxido de carbono se transforma en complejos porosos útiles a temperatura ambiente y sin alta presión

Unos investigadores japoneses han encontrado una forma energéticamente eficiente de convertir el principal gas de efecto invernadero, el dióxido de carbono (CO2), en productos químicos útiles. Con este método,el CO2 se transforma en estructuras denominadas marcos metal-orgánicos (MOF), lo que sugiere una vía nueva y más sencilla para eliminar el gas de efecto invernadero y ayudar a combatir el calentamiento global.

La investigación fue realizada por científicos del Instituto de Ciencias Celulares y Materiales Integrados (iCeMS) de la Universidad de Kioto y sus colegas, y los resultados se publican en el Journal of the American Chemical Society.

"Tomar elCO2 liberado de la combustión de los combustibles fósiles y convertir el gas en productos químicos y materiales valiosos es un enfoque prometedor para proteger el medio ambiente. Pero comoel CO2 es una molécula muy inerte y estable, es difícil hacerla reaccionar mediante los procesos de conversión convencionales", afirma Satoshi Horike, químico del iCeMS que dirigió el estudio. "Nuestro trabajo demuestra un enfoque más sencillo que puede ejecutarse a una temperatura y presión mucho más bajas. Esto debería hacer que las reacciones que utilizanCO2 sean más fáciles de producir y más populares".

El equipo japonés se centró en los MOF porque tienen una amplia gama de usos, como biosensores y catalizadores. Además, como los MOF son porosos y pueden retener grandes cantidades de gas, resultan prometedores como dispositivos de almacenamiento de combustible de hidrógeno sostenible.

Para llevar a cabo la reacción, los investigadores hicieron burbujearCO2 a una temperatura de 25°C y una presión de 0,1 MPa a través de una solución con una molécula orgánica llamada piperazina, en lo que los químicos llaman un procedimiento de "una sola olla". El MOF surgió rápidamente como un polvo blanco microcristalino que pudo recogerse y secarse. El análisis de su estructura mediante espectroscopia de rayos X y de resonancia magnética nuclear confirmó que la conversión se había realizado según lo previsto.

Los MOF tenían una gran superficie a pesar de estar hechos con más de un 30% deCO2 en peso, propiedades que los hacen adecuados como materiales funcionales para muchas aplicaciones.

Los investigadores planean ahora ver cómo podrían utilizar la reacción para convertir directamente elCO2 de los humos industriales, como los liberados por las centrales eléctricas de carbón y gas.

"La utilización directa delCO2 es un reto, pero potencialmente ahorrará mucha energía que se requiere para la captura y separación del gas", dijo Horike. "Hay que reducir y regular la emisión deCO2 por la combustión de combustibles fósiles para proteger el medio ambiente. Nuestro método es una pista potencial para ayudar a resolver algunos problemas medioambientales importantes."

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