Samantha Gómez es una joven y brillante estudiante de secundaria que se ha propuesto convertir el CO2, culpable en buena parte del calentamiento global, en material útil como combustible o productos de consumo con la ayuda del sol.
La idea de Samantha Gómez suena, al menos en teoría, muy bien. Si no puedes evitar el vertido de dióxido de carbono (CO2), ¿por qué no convertirlo en algo útil?
Esta joven estudiante de secundaria trabaja en colaboración con un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería de Viterbi (Los Ángeles, EE.UU) que lidera Shaama Sharada en un proyecto que pretende separar el CO2 culpable en buena parte del calentamiento global y convertirlo en material útil como combustible o productos de consumo (productos farmacéuticos, polímeros…).
Convertir el CO2 en combustible con ayuda del sol
Convertir las emisiones de dióxido de carbono en combustible es un proceso que exige mucha energía. Para su proyecto, Sharada y sus colaboradores ha utilizado la energía solar como aliado.
En una primera fase, según recoge la USV Viterbi en un comunicado, han demostrado que la luz ultravioleta (UV) podría ser muy eficaz para excitar una molécula orgánica, el oligofenileno.
Tras la exposición a los rayos UV, el oligofenileno se convierte en un “anión” cargado negativamente, que transfiere fácilmente electrones a la molécula más cercana, como el CO2, lo que hace que el CO2 sea reactivo y pueda reducirse y convertirse en plásticos, medicamentos o incluso muebles.
“El CO2 es notoriamente difícil de reducir, por lo que vive durante décadas en la atmósfera”, dijo Sharada. “Pero este anión cargado negativamente es capaz de reducir incluso algo tan estable como el CO2, por eso es prometedor y por lo que lo estamos estudiando”.
Reducir la concentración de dióxido de carbono, una necesidad urgente
Desde el comienzo de la era industrial, los seres humanos han aumentado el CO2 atmosférico en un 45% mediante la quema de combustibles fósiles y otras emisiones. Como resultado, las temperaturas globales promedio son ahora dos grados Celsius más cálidas que en la era preindustrial. Gracias a gases de efecto invernadero como el CO2, el calor del sol queda atrapado en nuestra atmósfera, calentando nuestro planeta.
Muchos equipos de investigación están buscando métodos para convertir el CO2 que se ha capturado de las emisiones en combustibles o materias primas a base de carbono para productos de consumo que van desde productos farmacéuticos hasta polímeros.
El proceso utiliza tradicionalmente calor o electricidad junto con un catalizador para acelerar la conversión de CO2 en productos. Sin embargo, muchos de estos métodos suelen consumir mucha energía, lo que no es ideal para un proceso que tiene como objetivo reducir los impactos ambientales. El uso de la luz solar en su lugar para excitar la molécula catalizadora es atractivo porque es energéticamente eficiente y sostenible.
“La mayoría de las otras formas de hacer esto implican el uso de productos químicos a base de metales, y esos metales son metales de tierras raras”, dijo Sharada. “Pueden ser costosos, difíciles de encontrar y potencialmente tóxicos”.
La joven investigadora cree que la alternativa es utilizar catalizadores orgánicos a base de carbono para llevar a cabo esta conversión asistida por luz. Sin embargo, este método presenta desafíos propios, que el equipo de investigación pretende abordar. El equipo utiliza simulaciones de química cuántica para comprender cómo se mueven los electrones entre el catalizador y el CO2 para identificar los catalizadores más viables para esta reacción.
El equipo ahora está explorando estrategias de diseño de catalizadores que no solo conducen a altas velocidades de reacción, sino que también permiten que la molécula sea excitada por la luz visible, utilizando tanto la química cuántica como los algoritmos genéticos.
Fuente: USC Viterbi
