Han utilizado un reactor catalítico para transformar el gas de efecto invernadero en ácido fórmico, un reactivo químico importante que también se encuentra en el veneno de abejas y hormigas.
Los científicos de la Universidad de Rice han desarrollado una forma eficiente y respetuosa con el medio ambiente de transformar dióxido de carbono en combustible líquido. Para conseguirlo, se han servido de un reactor catalítico desarrollado por el laboratorio de ingeniería química y biomolecular de la Universidad, que utiliza dióxido de carbono como materia prima y, en su último prototipo, produce altas concentraciones de ácido fórmico altamente purificado.
El ácido fórmico producido por los dispositivos tradicionales de dióxido de carbono necesita pasos de purificación costosos e intensivos en energía, explica Haotian Wang, líder del proyecto. La producción directa de soluciones de ácido fórmico puro ayudará a promover tecnologías comerciales de conversión de dióxido de carbono.
Wang, quien se unió a la Escuela de Ingeniería Brown de Rice en enero, y su grupo persiguen tecnologías que convierten los gases de efecto invernadero en productos útiles. En las pruebas, el nuevo electrocatalizador alcanzó una eficiencia de conversión de energía de aproximadamente 42 %. Eso significa que casi la mitad de la energía eléctrica puede almacenarse en ácido fórmico como combustible líquido.
«El ácido fórmico es un portador de energía», dijo Wang. “Es un combustible que puede generar electricidad y emitir dióxido de carbono, que puede tomar y reciclar nuevamente».
«También es fundamental en la industria de la ingeniería química como materia prima para otros productos químicos y un material de almacenamiento de hidrógeno que puede contener casi 1,000 veces la energía del mismo volumen de gas hidrógeno, que es difícil de comprimir», dijo. «Ese es actualmente un gran desafío para los automóviles con celdas de combustible de hidrógeno».
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Dos avances han hecho posible el nuevo dispositivo. El primero es un catalizador de bismuto bidimensional robusto y el segundo un electrolito de estado sólido que elimina la necesidad de sal como parte de la reacción.
«El bismuto es un átomo muy pesado, en comparación con los metales de transición como el cobre, el hierro o el cobalto», dijo Wang. “Su movilidad es mucho menor, particularmente en condiciones de reacción. Eso estabiliza el catalizador”. Señaló que el reactor está estructurado para evitar que el agua entre en contacto con el catalizador, lo que también ayuda a preservarlo.
El electrolito sólido a base de polímero está recubierto con ligandos de ácido sulfónico para conducir carga positiva o grupos funcionales amino para conducir iones negativos.
La velocidad a la que fluye el agua a través de la cámara del producto determina la concentración de la solución. El rendimiento lento con la configuración actual produce una solución que es casi un 30 % de ácido fórmico en peso, mientras que los flujos más rápidos permiten personalizar la concentración. Los investigadores esperan alcanzar concentraciones más altas de los reactores de próxima generación que aceptan el flujo de gas para extraer vapores de ácido fórmico puro.
