Convierten CO2 en metano usando nanopartículas de cobre y oro

Un grupo de especialistas del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, ha realizado un importante avance en el campo energético y ecológico, al desarrollar una nueva técnica para convertir el dióxido de carbono en metano, reduciendo de esta manera las emisiones de CO2 y obteniendo a su vez una nueva fuente para la producción de combustible. El avance se ha logrado empleando nanopartículas de cobre y oro, en el marco de un proceso que gana en eficiencia con respecto a otras técnicas, al requerir menores cantidades de energía.

El cobre es uno de los pocos metales que pueden convertir el dióxido de carbono en hidrocarburos utilizados para el desarrollo de combustibles, empleando para ello dosis relativamente pequeñas de energía. Estimulado por una tensión eléctrica y frente a determinadas condiciones, el cobre actúa como un catalizador sólido, provocando una reacción electroquímica en el dióxido de carbono que transforma a este gas de efecto invernadero en metano o metanol.

Investigadores de todo el mundo han estudiado el potencial del cobre como una herramienta para el reciclaje de las emisiones de dióxido de carbono en centrales eléctricas con eficiencia energética. En lugar de ser liberado a la atmósfera, el dióxido de carbono convertido en metano podría alimentar energéticamente a estas plantas, reduciendo enormemente las emisiones de gases de efecto invernadero de las plantas eléctricas a carbón y gas natural.

El avance de los ingenieros y especialistas del MIT en torno a este tema se ha difundido mediante una nota de prensa del Massachusetts Institute of Technology, y también ha sido desarrollado en una nota publicada en el medio especializado Science Daily. La técnica logra reducir aún más la energía necesaria para que el cobre pueda convertir el dióxido de carbono en metano.

¿Centrales eléctricas autosuficientes?

Uno de los desafíos a superar por los expertos del MIT es un grupo de condiciones negativas que posee el cobre para el desarrollo de este proceso. Por ejemplo, el cobre se oxida fácilmente, provocando una inestabilidad que puede retardar significativamente su impacto sobre el dióxido de carbono y producir subproductos no deseados en la conversión, tales como monóxido de carbono y ácido fórmico.

Sin embargo, además de reducir las necesidades de energía en el marco del proceso, la nueva técnica que hace uso de nanopartículas con una hibridación de cobre y oro logra incrementar la estabilidad del metal. El ingrediente que cambia las condiciones es el oro, que es resistente a la corrosión y oxidación.

Los investigadores observaron que sólo un pequeño porcentaje de oro permite que el cobre se vuelva mucho más estable. Asimismo, en los experimentos se comprobó que los electrodos revestidos con nanopartículas híbridas cobre-oro requieren mucha menos energía para la conversión del dióxido de carbono, en comparación con el uso de nanopartículas de cobre puro.

Según los especialistas a cargo de la investigación, los resultados del estudio apuntan a un escenario en el que la reducción de las emisiones de dióxido de carbono y la generación eficiente de energía sean una realidad cotidiana en las centrales eléctricas, pudiendo apostar incluso a su autoabastecimiento energético gracias al reciclado del CO2.

Efectividad comprobada

Kimberly Hamad-Schifferli, profesora asociada de ingeniería mecánica e ingeniería biológica en el MIT, es una de las responsables del estudio. Destacó que las nanopartículas de cobre y oro han demostrado ser mucho más estables y tener el potencial para reducir la energía que se necesita para la reacción.

El equipo de ingenieros e investigadores eligió al oro como el metal adecuado para combinar con el cobre principalmente a causa de sus propiedades ya conocidas, sobretodo porque impide la oxidación. Aunque el uso del oro puede significar un condicionante económico en un principio, el ahorro de energía y el potencial de conversión de CO2 en combustible pueden equilibrar los costes iniciales.

Hamad-Schifferli explicó que el oro es lógicamente más oneroso que el cobre, pero si el mismo ayuda a obtener un producto como el metano al reciclar el dióxido de carbono, y al mismo tiempo garantiza un menor consumo de energía durante el proceso de conversión, su uso puede valer la pena y transformarse en eficiente desde el punto de vista económico.

En el futuro, Hamad-Schifferli y su equipo estudiarán con mayor detalle la estructura de las nanopartículas de oro y cobre, con el propósito de encontrar una configuración óptima para la conversión del dióxido de carbono. Hasta ahora, el equipo ha demostrado la eficacia de las nanopartículas híbridas compuestas de un tercio de oro y dos tercios de cobre, así como también de aquellas integradas por dos tercios de oro y un tercio de cobre. La investigación ha sido financiada por la National Science Foundation.