CIENCIA

Cómo convertir la contaminación en energía

Imagina si el dióxido de carbono (CO2) se pudiera convertir fácilmente en energía utilizable. Cada vez que respirásemos o al conducir un vehículo de motor, produciríamos un ingrediente clave para generar combustibles. Al igual que la fotosíntesis en las plantas, podríamos convertir el CO2 en moléculas esenciales para la vida cotidiana. Ahora, según un estudio publicado en Energy & Environmental Science, los científicos están un paso más cerca de conseguirlo.

Los investigadores, liderados por Eli Stavitsk, han identificado un nuevo electrocatalizador que convierte eficientemente el CO2 en monóxido de carbono (CO), una molécula altamente energética. Durante mucho tiempo, los expertos habían buscado una forma de convertir CO2 en CO, pero los electrocatalizadores tradicionales no pueden iniciar la reacción de manera efectiva. Esto se debe a que una reacción llamada reacción de evolución de hidrógeno (HER por sus siglas en inglés) tiene prioridad sobre la reacción de conversión de CO2
«Hay muchos modos de usar carbono – explica Stavitski en un comunicado –. Se puede hacer reaccionar con agua para producir hidrógeno gaseoso rico en energía o con hidrógeno para producir químicos útiles, como hidrocarburos o alcoholes. Si existiera una vía sostenible y rentable para transformar el CO2 en CO, beneficiaría enormemente a la sociedad “.
Algunos metales nobles, como el oro y el platino, pueden evitar la HER y convertir el CO2 en CO; sin embargo, son relativamente raros y demasiado caros para servir como catalizadores rentables. Así, en lugar de utilizar nanopartículas de metales nobles, el equipo de Stavitski recurrió a los átomos individuales de níquel.
«El níquel metálico, a granel, rara vez ha sido seleccionado como un candidato prometedor para convertir CO2 en CO – añade Haotian Wang, coautor del estudio –. Una de las razones es que lleva a cabo la reacción HER muy bien y reduce drásticamente la opción de la reducción de CO2. Otra razón es porque su superficie puede ser contaminada fácilmente por las moléculas de carbono, si se produce alguna”. Sin embargo, los átomos de níquel producen un resultado diferente.

“Los átomos individuales prefieren producir carbono en lugar de llevar a cabo la reacción HER y esto se debe a que la superficie de un metal a granel es muy diferente de los átomos individuales», concluye Stavitski.
Además de las propiedades energéticas únicas de los átomos individuales, la reacción de conversación de CO2 se vio facilitada por la interacción de los átomos de níquel con una hoja de grafeno. Esta unión permitió a los científicos ajustar el catalizador y suprimir la reacción HER. Los resultados muestran una alta eficiencia en la conversión, hasta un 97%, lo que según los autores es un importante paso hacia el reciclado de CO2 para energía y productos químicos utilizables.