Conversión directa de dióxido de carbono en productos químicos a granel y combustibles líquidos

La utilización de alta eficiencia del CO₂ facilita la reducción de la concentración de CO₂ en la atmósfera global y, por lo tanto, el alivio del efecto invernadero. La utilización química del CO₂, que se refiere a la conversión del CO₂ en productos químicos de valor añadido y en combustibles líquidos, tiene un efecto claro y directo de reducción de las emisiones de CO₂, y puede aliviar la crisis energética de forma eficaz. Utilizando el H₂ renovable de la electrólisis del H₂O, la conversión directa del CO₂ en productos químicos a granel y en combustibles líquidos a través de la catálisis heterogénea puede no sólo resolver el problema del almacenamiento y el transporte del hidrógeno, sino también reducir la excesiva dependencia de los recursos fósiles.

Recientemente, un equipo dirigido por los profesores Yuhan Sun y Gao Peng, del Instituto de Investigación Avanzada de Shanghai (SARI), de la Academia China de Ciencias, informó de los recientes esfuerzos de su grupo por desarrollar catalizadores heterogéneos de alto rendimiento para la conversión de CO₂ y H₂ en la producción de productos químicos a granel (metanol, olefinas inferiores, aromáticos) e hidrocarburos de rango específico (gasolina y combustible para aviones) con potenciales aplicaciones industriales.

Entre los productos químicos a granel, el metanol es uno de los productos químicos intermedios prácticamente importantes, y la hidrogenación catalítica del CO₂ para sintetizar metanol ha sido ampliamente estudiada. En este estudio, el equipo ha desarrollado un catalizador basado en Cu para la hidrogenación de CO₂ a metanol, que presenta una alta estabilidad, selectividad del producto y actividad catalítica. En 2020, utilizaron este catalizador y cooperaron con CNOOC Fudao Ltd., y China Chengda Engineering Co., Ltd. para llevar a cabo una demostración de industrialización de 5000 toneladas/año de hidrogenación de CO₂ a metanol durante aproximadamente 2400 horas con una conversión total de CO₂ superior al 95%, así como una selectividad de metanol superior al 97%.

Mientras tanto, el grupo también se centró en la hidrogenación de CO₂ a olefinas inferiores, aromáticos, hidrocarburos de rango de gasolina y combustible de avión con potenciales aplicaciones industriales. También demuestran cómo lograr simultáneamente una alta selectividad del producto objetivo y una alta estabilidad del catalizador, y dilucidan la relación estructura-rendimiento de los catalizadores, la naturaleza de los sitios activos de los catalizadores y el mecanismo de la reacción que tiene lugar sobre diferentes sistemas de catalizadores para la hidrogenación de CO₂.

Por último, se discutieron los retos y las perspectivas futuras de la hidrogenación de CO₂ y el autor propuso que el aumento de la escala de la preparación de materiales catalíticos, así como el desarrollo de reactores de alta eficiencia, deben ser el foco de los futuros estudios en este campo para lograr la industrialización.