Nuevos y prometedores avances para el reciclaje de CO2

Un equipo de investigadores ha desarrollado un catalizador para la conversión electroquímica de CO2 que podría reducir los costes totales de este proceso entre un 60% y un 80%.

La conversión electroquímica del CO2 -el proceso de transformar el dióxido de carbono en productos valiosos- es un camino prometedor hacia una energía más verde y la reducción de las emisiones. ¿El problema? Las soluciones existentes no duran mucho o consumen demasiada energía, lo que limita su uso en el mundo real.

La conversión de CO2 a baja temperatura, por ejemplo, suele persistir menos de 100 horas y alcanza eficiencias inferiores al 35%. El proceso puede ser más práctico a temperaturas más altas -entre 600 y 1.000 grados Celsius-, pero los catalizadores actuales suelen desgastarse rápidamente o requieren metales preciosos costosos. La tecnología necesita una solución eficaz, estable y rentable que pueda convertir el CO2 en productos útiles como el monóxido de carbono, ingrediente clave en muchos procesos industriales.

Ahora, un equipo dirigido por el profesor Xile Hu de la Escuela Politécnica Federal de Laussane (EPFL -y en el que también participa el Instituto Catalán de Investigación Química, entre otros- ha creado un nuevo tipo de catalizador que promete hacer esta conversión a alta temperatura más práctica y rentable. El catalizador podría acelerar la transición hacia industrias más limpias convirtiendo el CO2 en productos químicos y combustibles aprovechables.

Los investigadores desarrollaron un innovador catalizador a partir de una aleación de cobalto y níquel (Co-Ni) encapsulada en un material cerámico llamado CeO2 dopado con Sm2O3 (SDC). El encapsulamiento impide que el metal se aglomere, un problema habitual que reduce la eficacia del catalizador. El catalizador funciona con una eficiencia energética del 90%, una selectividad del 100% y mantiene su rendimiento durante 2.000 horas, una cifra sin precedentes que supera con creces las tecnologías existentes.

Para crear el catalizador, Wenchao Ma, primer autor y postdoctor de la EPFL, utilizó el método sol-gel, un proceso que mezcla sales metálicas con moléculas orgánicas para formar minúsculos grupos metálicos encerrados en envolturas cerámicas. Probaron distintas combinaciones de metales y descubrieron que una mezcla equilibrada de cobalto y níquel ofrecía el mejor rendimiento. A diferencia de los catalizadores tradicionales, que se degradan rápidamente bajo un calor intenso, la aleación encapsulada permaneció estable, manteniendo su eficacia incluso tras miles de horas de funcionamiento continuo.

Los resultados fueron notables. El nuevo catalizador mantuvo una eficiencia energética del 90% a 800 grados Celsius, al tiempo que convertía el CO2 en monóxido de carbono -una valiosa sustancia química utilizada en procesos industriales- con una selectividad del 100%. En pocas palabras, casi toda la electricidad empleada en la reacción contribuía directamente a producir la sustancia química deseada, sin reacciones secundarias inútiles.

Este avance nos acerca al reciclaje práctico y rentable del carbono. En lugar de liberar CO2 a la atmósfera, las industrias podrían reutilizarlo, transformando el gas residual en productos valiosos. Esta tecnología podría ayudar a las industrias a reducir su huella medioambiental, ahorrando energía y dinero en el proceso.

El catalizador se mantuvo estable en condiciones industriales relevantes durante más de 2.000 horas, un hito que reduce drásticamente los costes operativos. En comparación con las tecnologías existentes, su método podría reducir los costes totales entre un 60% y un 80%, según la estimación preliminar de los investigadores.

El catalizador es un paso importante hacia industrias más limpias. Al convertir eficazmente el CO2 en productos valiosos, podemos imaginar un futuro en el que las industrias reciclen las emisiones de carbono de forma tan rutinaria como hoy reciclamos el papel y el plástico. El equipo de la EPFL ha presentado una solicitud de patente internacional para el catalizador.