Los científicos han dado un gran paso hacia una economía circular de carbono al desarrollar un catalizador económico y duradero que recicla los gases de efecto invernadero en ingredientes que pueden usarse en combustible, gas de hidrógeno y otros productos químicos. Los resultados podrían ser revolucionarios en el esfuerzopara revertir el calentamiento global, según los investigadores. El estudio fue publicado el 14 de febrero en ciencia .
"Nos propusimos desarrollar un catalizador efectivo que pueda convertir grandes cantidades de gases de efecto invernadero, dióxido de carbono y metano sin fallas", dijo Cafer T. Yavuz, autor del artículo y profesor asociado de ingeniería química y biomolecular y de química en KAIST.
El catalizador, hecho de níquel, magnesio y molibdeno económicos y abundantes, inicia y acelera la velocidad de reacción que convierte el dióxido de carbono y el metano en gas hidrógeno. Puede funcionar eficientemente durante más de un mes.
Esta conversión se llama 'reformado en seco', donde los gases nocivos, como el dióxido de carbono, se procesan para producir productos químicos más útiles que podrían refinarse para su uso en combustibles, plásticos o incluso productos farmacéuticos. Es un proceso eficaz, peroanteriormente requería metales raros y caros como el platino y el rodio para inducir una reacción química breve e ineficiente.
Otros investigadores habían propuesto previamente el níquel como una solución más económica, pero los subproductos de carbono se acumularían y las nanopartículas de la superficie se unirían en el metal más barato, cambiando fundamentalmente la composición y la geometría del catalizador e inutilizándolo.
"La dificultad surge de la falta de control sobre las puntuaciones de los sitios activos sobre las superficies de catalizadores voluminosos porque cualquier procedimiento de refinamiento que se haya intentado también cambia la naturaleza del catalizador", dijo Yavuz.
Los investigadores produjeron nanopartículas de níquel-molibdeno en un entorno reductor en presencia de un solo óxido de magnesio cristalino. A medida que los ingredientes se calentaban con gas reactivo, las nanopartículas se movieron sobre la superficie del cristal prístino buscando puntos de anclaje. El catalizador activado resultante selló suposeer sitios activos de alta energía y fijar permanentemente la ubicación de las nanopartículas, lo que significa que el catalizador a base de níquel no tendrá una acumulación de carbono, ni las partículas de la superficie se unirán entre sí.
"Nos tomó casi un año comprender el mecanismo subyacente", dijo el primer autor Youngdong Song, un estudiante graduado en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de KAIST. "Una vez que estudiamos todos los eventos químicos en detalle, nos sorprendimos"."
Los investigadores denominaron el catalizador Nanocatalizadores en bordes de cristal único NOSCE. El nanopolvo de óxido de magnesio proviene de una forma finamente estructurada de óxido de magnesio, donde las moléculas se unen continuamente al borde. No hay roturas ni defectos en la superficie,permitiendo reacciones uniformes y predecibles.
"Nuestro estudio resuelve una serie de desafíos que enfrenta la comunidad de catalizadores", dijo Yavuz. "Creemos que el mecanismo NOSCE mejorará otras reacciones catalíticas ineficientes y proporcionará aún más ahorros de emisiones de gases de efecto invernadero".
Este trabajo fue apoyado, en parte, por el Centro de Gestión de CO2 Saudi-Aramco-KAIST y la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
Otros contribuyentes incluyen Ercan Ozdemir, Sreerangappa Ramesh, Aldiar Adishev y Saravanan Subramanian, todos los cuales están afiliados a la Escuela de Graduados de Energía, Medio Ambiente, Agua y Sostenibilidad en KAIST; Aadesh Harale, Mohammed Albuali, Bandar Abdullah Fadhel y AqilJamal, todos los cuales están en el Centro de Investigación y Desarrollo en Arabia Saudita, y Dohyun Moon y Sun Hee Choi, ambos en el Laboratorio Acelerador Pohang en Corea. Ozdemir también está afiliado al Instituto de Nanotecnología de la Universidad Técnica de Gebze.en Turquía; Fadhel y Jamal también están afiliados al Centro de Gestión de CO2 Saudi-Armco-KAIST en Corea.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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