Martinez 2017aj

Un equip d'investigadors ha desenvolupat un procediment capaç de transformar el diòxid de carboni en metà, amb l'ajut de la llum solar i d'un catalitzador a base de molècules de ferro. Sense que el recurs al metà com a font d'energia sigui del tot desitjable, el procediment permet, si més no, reciclar el CO₂ amb un cost raonable.

• El mal menor
• Autors

El mal menor

El CO₂ es considera habitualment un residu, i el seu reciclatge fent-lo servir com a matèria primera constitueix tot un repte per a la recerca científica i un problema polític de primera magnitud. Un equip del Laboratoire d'Électrochimie Moléculaire de la Université Paris Diderot (del Centre National de la Recherche Scientifique – CNRS) ha desenvolupat un procediment capaç de convertir el CO₂ en metà (CH₄), component bàsic del gas natural i, com a tal, una de les principals fonts d'energia encara emprades al món, darrere el petroli i el carbó. Processos d'aquesta mena, val a dir, no són nous; ara bé, sí que potser és innovadora la manera d'aconseguir-los emprada pels investigadors del CNRS, i que va ser publicada a la revista Nature el mes de juliol d'enguany.

Algunes de les estratègies actuals per aconseguir la conversió de CO₂ en combustible són els procediments electroquímics i els fotoquímics a partir de la llum visible; en tots dos casos, el repte principal rau a desenvolupar catalitzadors eficaços, eficients i selectius. Malauradament, el CO₂ és una molècula més aviat inerta; a més, sovint els catalitzadors són basats en metalls rars i costosos. D'altra banda, pocs catalitzadors són estables i suficientment selectius per a la reducció química del CO₂, i els que es coneixen fins ara principalment permeten obtenir CO i CH₂O₂ (àcid fòrmic o metanoic). I, finalment, existeixen pocs catalitzadors capaços d'oferir rendiments d'hidrocarburs d'alta reducció mitjanament acceptables, moderats en el millor dels casos.

A diferència d'altres procediments previs, l'equip de la Université Paris Diderot s'ha servit d'un catalitzador a base de ferro: abundant, accessible i econòmic. A més, asseguren els responsables de la troballa, és la primera vegada que un catalitzador molecular permet la reducció completa de CO₂ a CH₄; el procediment utilitzat, cal apuntar, es verifica a temperatures i pressions ambientals normals, i empra la llum solar com a única font d'energia. Així doncs, pel que sembla, es podria obrir la porta a una utilització circular del CO₂ amb baix cost i de fàcil implementació, transformant-lo en un carburant totalment compatible amb les infraestructures industrials i amb les xarxes de distribució de combustible ja existents.

Al llarg d'aquest nou procediment, la molècula de CO₂ perd progressivament els seus àtoms d'oxigen, que són substituïts per àtoms d'hidrogen; en les diverses reaccions de reducció que tenen lloc es va acumulant energia en forma d'enllaços químics. La varietat de compostos que es van obtenint en les diverses fases del procés és àmplia: CO i CH₂O₂, com s'ha apuntat, que són productes habituals d'aquesta mena de procediments, però també metanol (CH₃OH) i, finalment, metà (CH₄), com a molècula més reduïda (sense oxigen) i que concentra la major energia possible. La generació de CH₄ amb aquest procediment, segons els seus responsables, ofereix una selectivitat (ràtio de taxes de reacció, partint en aquest cas de la fase CO) del 82% i un rendiment quàntic (nombre d'ocurrències de l'esdeveniment desitjat per fotó absorbit pel sistema, o eficiència llum → producte, si es prefereix) de 0,18. Escàs, val a dir, atès que es tradueix en una producció de CH₄ més aviat minsa, de tot just 12 g/h. Malgrat tot, els investigadors creuen que els principis que han inspirat aquesta actuació són un bon punt de partida per a ulteriors desenvolupaments de catalitzadors moleculars que permetin l'obtenció de "carburant solar" (entès com el producte d'emmagatzemar en forma d'hidrocarbur l'energia solar rebuda) en condicions ambientals convencionals i amb materials de baix cost. Des del CNRS asseguren a més que el conjunt del sistema catalític que han desenvolupat roman estable durant uns quants dies, cosa que en certa mesura podria compensar els seus discrets rendiments.

Remeteu-vos a la imatge inferior per a la interpretació gràfica dels diversos processos assenyalats.

   

  Els investigadors del CNRS han demostrat que amb un complex de tetrafenilporfirina de ferro –Fe(TPP)– complementat amb grups trimetilamoni (que és considerat l'electrocatalitzador CO₂ → CO més eficient i selectiu) i un fotosensibilitzador, es pot catalitzar la reducció completa CO₂ → CH₄, en condicions d'irradiació de llum en l'espectre visible, i de temperatura i pressió ambientals normals

 

Autors

Redactat per: Alfonso Martínez Jaume

Per saber-ne més: Centre National de la Recherche Scientifique, Phys.org

Informació relacionada

• Centre National de la Recherche Scientifique
• Phys.org