MADRID, 3 de agosto (EUROPA PRESS) – Investigadores brasileños lograron convertir metano en metanol utilizando metales de transición ligeros y dispersos como el cobre en un proceso conocido como fotooxidación.
Según un artículo sobre el estudio publicado en comunicaciones químicas la reacción fue la mejor obtenida hasta la fecha para la conversión de gas metano en combustible líquido en condiciones ambientales de temperatura y presión (25°C y 1 bar respectivamente).
Los resultados del estudio son un paso importante para que el gas natural esté disponible como fuente de energía para la producción de combustibles alternativos a la gasolina y el diesel. Aunque el gas natural se considera un combustible fósil su transformación en metanol emite menos dióxido de carbono (CO2) que otros combustibles líquidos de la misma categoría.
En Brasil, el metanol juega un papel clave en la producción de biodiesel y en la industria química, quien lo utiliza para sintetizar muchos productos.
Además, la captura de metano de la atmósfera es crucial para mitigar los efectos adversos del cambio climático, ya que el gas tiene 25 veces el potencial del CO2, por ejemplo, para contribuir al calentamiento global.
“Hay mucho debate en la comunidad científica sobre el tamaño de las reservas de metano del planeta. Según algunas estimaciones, podrían tener el doble del potencial energético de todos los demás combustibles fósiles combinados. En la transición a las energías renovables habrá que aprovechar todo este metano en algún momento dijo Marcos da Silva, primer autor del artículo, a la Agência FAPESP. Silva es estudiante de doctorado en el Departamento de Física de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar).
Según Ivo Freitas Teixeira, profesor de la UFSCar, director de tesis de Silva y autor final del artículo, el fotocatalizador utilizado en el estudio fue una innovación clave. “Nuestro grupo ha innovado significativamente al oxidar metano en un solo paso “, declaró. “En la industria química, esta conversión se produce mediante la producción de hidrógeno y CO2 en al menos dos etapas y en condiciones de muy alta temperatura y presión. Nuestro éxito en la obtención de metanol en condiciones suaves, utilizando menos energía, es un gran paso adelante “.
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Según Teixeira, los hallazgos allanan el camino para futuras investigaciones sobre el uso de energía solar para este proceso de conversión, lo que podría reducir aún más su impacto ambiental.
En el laboratorio, los científicos sintetizaron nitruro de carbono cristalino en forma de poliheptazina imida (PHI), utilizando metales de transición no nobles o abundantes en la tierra, en particular cobre, para producir fotocatalizadores activos en luz visible.
Luego utilizaron los fotocatalizadores en reacciones de oxidación de metano con peróxido de hidrógeno como iniciador. El catalizador de cobre-PHI generó un gran volumen de compuestos oxigenados líquidos, incluido el metanol (2900 micromoles por gramo de material en cuatro horas).
“Descubrimos el mejor catalizador y otras condiciones esenciales para la reacción química, como usar una gran cantidad de agua y solo una pequeña cantidad de peróxido de hidrógeno, que es un agente oxidante”, dijo Teixeira. “Los próximos pasos son comprender mejor los sitios activos de cobre en el material y su papel en la reacción. También planeamos usar oxígeno directamente para producir peróxido de hidrógeno en la propia reacción. Si tiene éxito, esto debería hacer que el proceso sea aún más seguro y económicamente viable”.
Otro punto que el grupo seguirá estudiando es el relacionado con el cobre. “Trabajamos con cobre disperso. Cuando escribimos el artículo, no sabíamos si eran átomos aislados o cúmulos. Ahora sabemos que son cúmulos “, él explicó.
En el estudio, los científicos utilizaron metano puro, pero en el futuro extraerán el gas de fuentes renovables como la biomasa. Según las Naciones Unidas, el metano ha causado hasta ahora alrededor del 30% del calentamiento global desde la época preindustrial. Emisiones de metano relacionadas con los humanos podría reducirse hasta en un 45 % durante la próxima década, evitando un aumento de casi 0,3 °C para 2045.
La estrategia de convertir metano en combustible líquido utilizando un fotocatalizador es nueva y no está disponible comercialmente, pero tiene un potencial significativo a corto plazo. “Comenzamos nuestra investigación hace más de cuatro años. Ahora tenemos resultados mucho mejores que los del profesor Hutchings y su grupo en 2017, lo que impulsó nuestra propia investigación”, dijo Teixeira, refiriéndose a un estudio publicado en la revista Science por investigadores afiliados a universidades de EE. UU. y Reino Unido. , y dirigido por Graham Hutchings, profesor de la Universidad de Cardiff.