Conversión eficaz de CO2 en sustancias útiles mediante un catalizador hecho de cobre poroso

Unos científicos han descubierto que el cobre, trabajado para darle una estructura de espuma, podría proporcionar una nueva forma de convertir el dióxido de carbono (CO2) en sustancias industriales útiles, incluyendo el ácido fórmico.

Todo catalizador hecho con esta modalidad porosa del cobre presenta, en las reacciones en las que interviene el dióxido de carbono, grandes diferencias electroquímicas con respecto a otros catalizadores comparables. Así lo ha comprobado el equipo de Tayhas Palmore, Sujat Sen y Dan Liu, del Centro para la Captura y Conversión del CO2, dependiente de la Universidad Brown en Providence, Rhode Island, Estados Unidos.

El aumento incesante de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera ha llevado a la comunidad científica a buscar formas de capturarlo que resulten rentables al permitir algún aprovechamiento práctico de ese CO2. Un método es capturar el CO2 emitido desde centrales eléctricas alimentadas por la combustión de materias como el carbón, y desde otras instalaciones, y usarlo como fuente de carbono para fabricar sustancias químicas que hasta ahora se han venido obteniendo de los combustibles fósiles. El problema es que el CO2 es muy estable, y reducirlo a una forma reactiva y útil no es fácil.

Durante mucho tiempo se ha estudiado al cobre como electrocatalizador para reducción del CO2, y es el único metal del que se sabe que puede reducirlo en hidrocarburos útiles. Ha habido algunas indicaciones de que, si se hace rugosa una superficie plana de cobre, se crearán más puntos activos para reacciones con el CO2. Pero no se ha avanzado tanto como para obtener resultados con proyección industrial clara.

La espuma de cobre, una modalidad de este metal que ha sido desarrollada hace unos pocos años, ha resultado tener, con los ajustes convenientes, las características que Palmore y sus colegas estaban buscando.

Una espuma de cobre. El cobre es el único metal que reduce CO2 en hidrocarburos útiles. Una espuma de cobre ofrece poros y canales parecidos a los de una esponja, lo que proporciona más sitios activos para las reacciones del CO2 que una superficie simple. (Foto: Laboratorio de Tayhas Palmore / Universidad Brown)

Los experimentos con el nuevo tipo de espumas de cobre han mostrado que estas pueden convertir el CO2 en ácido fórmico, un compuesto usado a menudo como materia prima para microbios que producen biocombustibles, con una eficiencia mucho mayor que la conseguida por el cobre no poroso. La reacción produjo también pequeñas cantidades de propileno, un hidrocarburo útil que nunca antes había sido visto en reacciones en las que interviniera el cobre.

Ahora que está claro que la arquitectura porosa es fundamental, Palmore y sus colegas están trabajando en nuevos experimentos, destinados a ver qué pasa cuando tal arquitectura es modificada. Es probable que poros de diferentes profundidades o diámetros produzcan distintos compuestos a partir del CO2. A la larga, quizá se pueda ajustar la espuma de cobre para optimizar la producción del compuesto específico deseado en cada caso.

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