Transforman o CO2 en metano utilizando a luz solar
2025/01/31 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Un investigador da Universidade Pública de Navarra desenvolveu unha técnica para converter o dióxido de carbono en metano utilizando a luz solar como fonte de enerxía. Supón un avance importante no campo das tecnoloxías de captura, almacenamento e utilización do carbono. Estas tecnoloxías son fundamentais para reducir as emisións en sectores onde a descarbonización é especialmente complexa como a industria do cemento, a aviación ou o transporte marítimo e por estrada.
O obxectivo da tese doutoral do investigador Mikel Imizcoz Aramburu era aproveitar o CO2 como fonte de materia prima e carbono para a síntese de combustibles como o metano. Este metano pódese utilizar como substituto das emisións de gas natural neutro, xa que entre o 83% e o 97% deste combustible fósil é metano, segundo o xacemento. Deste xeito, o metano renovable podería ser utilizado como combustible nas centrais térmicas e xeraría emisións neutras de carbono: o CO2 que se xera na combustión é o mesmo que se capturou antes e utilizouse como materia prima para a síntese de combustible. O metano renovable tamén pode ser un elemento crave no transporte por estrada, xa que pode aplicarse en motores diésel”.
Imizcoz analizou a reacción de Sabatier para transformar o CO-2 en CHechos. Este proceso expúxose por primeira vez en 1902, no que se combina o dióxido de carbono co hidróxeno (Hprogresivo) para producir metano e auga. Para que este metano sexa considerado como combustible limpo, o CO2 debe obterse mediante a captura dunha fonte emisora e o hidróxeno debe ter a súa orixe na electrólise producida pola auga con enerxía renovable. Consiste en aplicar unha corrente eléctrica a un dispositivo electroquímico para descompor a auga en dous elementos: hidróxeno e osíxeno. Estes dous elementos obtéñense por separado. Se a electricidade aplicada é de orixe renovable, como a que ten a súa orixe no sol, a eólica ou a hidroeléctrica, o hidróxeno obtido denomínase hidróxeno verde, e o metano xerado na reacción de Sabatier polo CO2 capturado considerarase combustible limpo, coas mesmas propiedades químicas e aplicacións que o gas natural.
Para que se produza a reacción de Sabatier, ademais do dióxido de carbono e hidróxeno, débese utilizar un catalizador heteroxéneo para facilitar a interacción entre moléculas de gas e acelerar a reacción química. Da mesma maneira, débese achegar enerxía ao sistema para iniciar e manter a reacción.
“Unha das principais novidades deste estudo exposto desde o principio foi que a fonte de enerxía necesaria para iniciar e manter a reacción debía ser, polo menos en parte, a luz do sol”, sinalou Imizcoz. Así, o investigador traballou nunha innovadora disciplina chamada foto-termocatalisi. “A foto-termocatalizadores aproveitan toda a enerxía solar para quentarse — contribución termoquímica — e/ou excitación de electróns — contribución fotoquímica — para que ambos os procesos produzan unha reacción química. A separación destes dous procesos cando se ilumina o catalizador é moi conveniente para poder mellorar o seu deseño e este foi un dos principais obxectivos da tese doutoral”, explica Imizcoz, que desenvolveu un método para distinguir as achegas fotoquímicas e as termoquímicas deste proceso.
Como proba do concepto final, os catalizadores, baseados no rutenio e o níquel, expuxéronse nunha luz solar concentrada para xerar a reacción de Sabatier. Así, o metano creouse a partir do dióxido de carbono, sen necesidade de achegar enerxía adicional para alcanzar a temperatura de reacción, o que normalmente se fai a través da achega de calor adicional. Así, o investigador demostrou a aplicabilidad destes catalizadores en condicións reais de iluminación: saíu á rúa para realizar unha reacción química utilizando a luz do sol como única fonte de enerxía.
