Ingenieros de la Universidad de Cincinnati han desarrollado un sistema electroquímico prometedor para convertir las emisiones de plantas químicas y de energía en productos útiles mientras se aborda el cambio climático.
El profesor asistente de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC, Jingjie Wu, y sus estudiantes utilizaron una reacción en cascada de dos pasos para convertir el dióxido de carbono en monóxido de carbono y luego en etileno, un químico que se usa en todo, desde envases de alimentos hasta neumáticos.
El estudio fue publicado en la revista Naturaleza Catálisis en colaboración con la Universidad de California Berkeley y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
El graduado de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC, Tianyu Zhang, uno de los autores principales del estudio, dirigió un estudio similar el año pasado que examinó formas de convertir el dióxido de carbono en metano que podría usarse como combustible para cohetes para la exploración marciana.
«La importancia de la conversión de dos etapas es que podemos aumentar la selectividad y la productividad del etileno al mismo tiempo con la estrategia de bajo costo», dijo Zhang. «Este proceso se puede aplicar a varias reacciones porque la estructura del electrodo es general y simple».
Selectividad significa aislar los compuestos deseados. La productividad es la cantidad de etileno que el reactor puede producir.
«Estamos reduciendo selectivamente las emisiones de carbono en algo que se considera valioso debido a sus muchas aplicaciones posteriores», dijo Zhang.
Las aplicaciones incluyen una variedad de industrias, desde plantas de acero y cemento hasta la industria del petróleo y el gas, dijo.
«En el futuro, podemos usar esta técnica para reducir las emisiones de carbono y obtener ganancias de ella. Por lo tanto, reducir las emisiones de carbono ya no será un proceso costoso», dijo.
El etileno ha sido llamado «el químico más importante del mundo». Se utiliza en una variedad de plásticos, desde botellas de agua hasta tuberías de PVC, textiles y caucho que se encuentra en neumáticos y aislamiento.
El profesor Wu dijo que la sustancia química que producen se conoce como «etileno verde», porque se crea a partir de fuentes renovables.
«Idealmente, podemos eliminar los gases de efecto invernadero del medio ambiente y, al mismo tiempo, fabricar combustibles y productos químicos», dijo Wu. «Las centrales eléctricas y las plantas de etileno emiten una gran cantidad de dióxido de carbono. Nuestro objetivo es capturar el dióxido de carbono y convertirlo en etileno mediante conversión electroquímica».
Hasta ahora, el proceso requiere más energía de la que produce en etileno. Mediante el uso de electrodos en tándem, los ingenieros de UC pudieron aumentar la productividad y la selectividad, los cuales son indicadores clave para hacer que el proceso sea comercialmente atractivo para la industria, dijo Wu.
Hay enormes ventajas ambientales para contener y convertir los gases de efecto invernadero, dijo Wu.
“Está siendo impulsado por el gobierno. En el futuro, necesitaremos un desarrollo sostenible, por lo que tendremos que convertir el dióxido de carbono”, dijo.
Y Wu dijo que el cobre no es necesariamente el mejor catalizador para esta reacción, por lo que los expertos de la industria tienen alternativas probables que podrían aumentar aún más la productividad y la eficiencia.
«Nuestro sistema es muy general, pero puede usar los catalizadores preferidos», dijo Wu. «Pero incluso con cobre comercial pudimos más que duplicar el rendimiento. Con un catalizador aún mejor, pudimos resolver el problema económico».
Wu el año pasado solicitó patentes para su diseño.
Zhang dijo que el sistema tardará algún tiempo en volverse económico. Pero ya han logrado avances tremendos, dijo.
«La tecnología ha mejorado mucho en 10 años. Entonces, en los próximos 10 años, soy optimista de que veremos avances similares. Esto es un cambio de juego», dijo Zhang.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Cincinnati. Original escrito por Michael Miller. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
