Transforman el CO2 en metano utilizando la luz solar
2025/01/31 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Un investigador de la Universidad Pública de Navarra ha desarrollado una técnica para convertir el dióxido de carbono en metano utilizando la luz solar como fuente de energía. Supone un avance importante en el campo de las tecnologías de captura, almacenamiento y utilización del carbono. Estas tecnologías son fundamentales para reducir las emisiones en sectores donde la descarbonización es especialmente compleja como la industria del cemento, la aviación o el transporte marítimo y por carretera.
El objetivo de la tesis doctoral del investigador Mikel Imizcoz Aramburu era aprovechar el CO2 como fuente de materia prima y carbono para la síntesis de combustibles como el metano. Este metano se puede utilizar como sustituto de las emisiones de gas natural neutro, ya que entre el 83% y el 97% de este combustible fósil es metano, según el yacimiento. De este modo, el metano renovable podría ser utilizado como combustible en las centrales térmicas y generaría emisiones neutras de carbono: el CO2 que se genera en la combustión es el mismo que se capturó antes y se utilizó como materia prima para la síntesis de combustible. El metano renovable también puede ser un elemento clave en el transporte por carretera, ya que puede aplicarse en motores diésel”.
Imizcoz ha analizado la reacción de Sabatier para transformar el CO-2 en CHechos. Este proceso se planteó por primera vez en 1902, en el que se combina el dióxido de carbono con el hidrógeno (Hprogresivo) para producir metano y agua. Para que este metano sea considerado como combustible limpio, el CO2 debe obtenerse mediante la captura de una fuente emisora y el hidrógeno debe tener su origen en la electrólisis producida por el agua con energía renovable. Consiste en aplicar una corriente eléctrica a un dispositivo electroquímico para descomponer el agua en dos elementos: hidrógeno y oxígeno. Estos dos elementos se obtienen por separado. Si la electricidad aplicada es de origen renovable, como la que tiene su origen en el sol, la eólica o la hidroeléctrica, el hidrógeno obtenido se denomina hidrógeno verde, y el metano generado en la reacción de Sabatier por el CO2 capturado se considerará combustible limpio, con las mismas propiedades químicas y aplicaciones que el gas natural.
Para que se produzca la reacción de Sabatier, además del dióxido de carbono e hidrógeno, se debe utilizar un catalizador heterogéneo para facilitar la interacción entre moléculas de gas y acelerar la reacción química. De la misma manera, se debe aportar energía al sistema para iniciar y mantener la reacción.
“Una de las principales novedades de este estudio planteado desde el principio ha sido que la fuente de energía necesaria para iniciar y mantener la reacción debía ser, al menos en parte, la luz del sol”, ha señalado Imizcoz. Así, el investigador trabajó en una innovadora disciplina llamada foto-termocatalisi. “Los foto-termocatalizadores aprovechan toda la energía solar para calentarse — contribución termoquímica — y/o excitación de electrones — contribución fotoquímica — para que ambos procesos produzcan una reacción química. La separación de estos dos procesos cuando se ilumina el catalizador es muy conveniente para poder mejorar su diseño y éste ha sido uno de los principales objetivos de la tesis doctoral”, explica Imizcoz, que ha desarrollado un método para distinguir las aportaciones fotoquímicas y las termoquímicas de este proceso.
Como prueba del concepto final, los catalizadores, basados en el rutenio y el níquel, se expusieron en una luz solar concentrada para generar la reacción de Sabatier. Así, el metano se creó a partir del dióxido de carbono, sin necesidad de aportar energía adicional para alcanzar la temperatura de reacción, lo que normalmente se hace a través de la aportación de calor adicional. Así, el investigador demostró la aplicabilidad de estos catalizadores en condiciones reales de iluminación: salió a la calle para realizar una reacción química utilizando la luz del sol como única fuente de energía.
