En un nuevo giro a la tecnología de conversión de residuos en combustible, los científicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía han desarrollado un proceso electroquímico que utiliza pequeños picos de carbono y cobre para convertir el dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero, en etanol.el hallazgo, que implica la ciencia de la nanofabricación y la catálisis, fue fortuito.
"Descubrimos por accidente que este material funcionaba", dijo Adam Rondinone de ORNL, autor principal del estudio del equipo publicado en Selección de química . "Estábamos tratando de estudiar el primer paso de una reacción propuesta cuando nos dimos cuenta de que el catalizador estaba haciendo toda la reacción por sí mismo".
El equipo usó un catalizador hecho de carbono, cobre y nitrógeno y voltaje aplicado para desencadenar una reacción química complicada que esencialmente revierte el proceso de combustión. Con la ayuda del catalizador basado en nanotecnología que contiene múltiples sitios de reacción, la solución de dióxido de carbonodisuelto en agua convertido en etanol con un rendimiento del 63 por ciento. Normalmente, este tipo de reacción electroquímica da como resultado una mezcla de varios productos diferentes en pequeñas cantidades.
"Estamos tomando dióxido de carbono, un producto residual de la combustión, y estamos empujando esa reacción de combustión hacia atrás con una selectividad muy alta a un combustible útil", dijo Rondinone. "El etanol fue una sorpresa, es extremadamente difícil irdirectamente de dióxido de carbono a etanol con un solo catalizador "
La novedad del catalizador radica en su estructura a nanoescala, que consiste en nanopartículas de cobre incrustadas en picos de carbono. Este enfoque de nano-textura evita el uso de metales caros o raros como el platino que limitan la viabilidad económica de muchos catalizadores.
"Al utilizar materiales comunes, pero organizándolos con nanotecnología, descubrimos cómo limitar las reacciones secundarias y terminar con lo que queremos", dijo Rondinone.
El análisis inicial de los investigadores sugiere que la superficie texturizada puntiaguda de los catalizadores proporciona amplios sitios reactivos para facilitar la conversión de dióxido de carbono a etanol.
"Son como pararrayos de 50 nanómetros que concentran la reactividad electroquímica en la punta de la punta", dijo Rondinone.
Dada la dependencia de la técnica de materiales de bajo costo y la capacidad de operar a temperatura ambiente en agua, los investigadores creen que el enfoque podría ampliarse para aplicaciones industrialmente relevantes. Por ejemplo, el proceso podría usarse para almacenar el exceso de electricidad generada a partir defuentes de energía variables como la eólica y la solar.
"Un proceso como este le permitiría consumir electricidad adicional cuando esté disponible para fabricar y almacenar como etanol", dijo Rondinone. "Esto podría ayudar a equilibrar una red suministrada por fuentes renovables intermitentes".
Los investigadores planean refinar su enfoque para mejorar la tasa de producción general y estudiar más a fondo las propiedades y el comportamiento del catalizador.
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Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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