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.
La "Planta de demostración de hidrogenación de CO2 a metanol" de CNOOC Fudao Ltd. en la ciudad de Dongfang, provincia de Hainan (China). Esta planta tiene una capacidad de producción de metanol de más de 5.000 toneladas/año utilizando el catalizador de doble hidróxido derivado del Cu desarrollado por el Instituto de Investigación Avanzada de Shanghái de la Academia China de Ciencias. También han desarrollado la tecnología industrial de hidrogenación de CO2 para obtener olefinas inferiores, aromáticos, gasolina, hidrocarburos para aviones, etc.
Chinese Journal of Catalysis
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.
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