El CO2 capturado de la atmósfera puede ser transformado en combustible

 Investigadores han demostrado por primera vez que el CO2 capturado del aire puede ser convertido directamente en metanol (CH3OH) mediante el uso de un catalizador homogéneo altamente activo y selectivo. El beneficio del proceso es doble: por un lado se elimina el CO2 de la atmósfera y por otra el metanol puede ser usado como combustible alternativo a la gasolina.

R. M. Navarro-  Grupo de Energía y Química Sostenibles- Instituto de Catálisis y Petroleoquímica-CSIC

El incremento en la demanda de energía procedente de fuentes fósiles ha dado lugar a un aumento en la concentración de CO2 en la atmósfera con las consiguientes consecuencias climáticas que se están observando. La eliminación del CO2 de fuentes industriales o de la atmósfera  junto con los recortes en el uso de recursos energéticos fósiles son esenciales para estabilizar y en la medida de lo posible descender la concentración global de CO2 en la atmósfera. La captura y secuestro de CO2 ha sido propuesta como una posible solución a este problema pero también otra alternativa deseable sería la de la captura y reciclado del CO2, sintetizando a partir de él productos de valor energético o químico. Muchos compuestos con interés energético y químico pueden ser sintetizados a partir de la hidrogenación  del CO2 (con hidrógeno generado a partir de fuentes renovables) como por ejemplo metano, metanol o ácido acético. Dentro de esos productos, el metanol es uno de los más atractivos ya que  puede ser utilizado como combustible en motores de combustión y en pilas de combustible y también como compuesto base de la industria química para la síntesis de etileno y propileno que son la base de la síntesis de plásticos y otros polímeros.  En la actualidad la industria química produce más de 70  millones de toneladas  de metanol y su producción se hace a partir de la hidrogenación de CO2 y CO (producidos a partir de metano fundamentalmente) utilizando catalizadores heterogéneos basados en cobre que operan a elevada presión  (25-50 bar) y temperatura (>200ºC).

Recientemente se han estudiado nuevos procesos de producción de metanol basados en la disolución de CO2 en un disolvente que contiene un catalizador que realiza la hidrogenación del CO2 hacia metanol en fase homogénea[i].  Este tipo de procesos utilizan catalizadores basados en rutenio y permiten realizar la síntesis en condiciones menos severas de presión y temperatura que las utilizadas en los procesos industriales de hidrogenación basados en catalizadores heterogéneos de Cu. El gran desafío en el desarrollo de catalizadores para la síntesis de metanol en disolución es encontrar un material estable a la temperatura a la que se lleva a cabo el proceso (150ºC), capaz de activar a la muy estable molécula de CO2 y capaz catalizar la reacción multietapa de hidrogenación de CO2 en metanol. En un reciente trabajo publicado en  Journal of the American Chemical Society[ii] el profesor G. K. Surya Prakash y el premio Nobel George A. Olah han presentado un nuevo catalizador homogéneo muy eficiente basado en Ru, capaz de producir metanol a partir de CO2 capturado de la atmósfera. La captura del CO2 se hace mediante burbujeo del aire en una solución de aminas que fijan el CO2 en forma de carbonatos, bicarbonatos y carbamatos que son transformados con el nuevo catalizador de Ru en metanol. La nueva formulación de catalizador es capaz de transformar el 79% del CO2 atmosférico en metanol a 125-165ºC y una presión de 50 bar. Se obtiene una mezcla de metanol y agua que es separada mediante destilación y el catalizador y el disolvente de aminas pueden ser reusados para subsiguientes ciclos de reacción. Desde un punto de vista más amplio, los autores del trabajo esperan que estos desarrollos puedan contribuir a la futura economía basada en metanol que permita un ciclo antropogénico del carbón basado en el par CO2/metanol en el cual el CO2 es continuamente reciclado mediante su transformación en metanol y subsiguientemente usado como combustible o compuesto químico y transformado en CO2.

En próximas etapas, los investigadores planean rebajar la temperatura de operación de los catalizadores desarrollados y mejorar los niveles de eficiencia alcanzados en la producción de metanol.



[i] Wesselbaum S., Vom Stein T., Klankermayer J., Leitner W. Angew. Chem. Int. Ed. 2012 51 7499

[ii] Kothandaraman, J. , Goeppert A., Czaun M, Olah G.A., Surya Prakash G.K, Journal of the Americal Chemical Society 2016, 138,778

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