Investigadores de la Universidad Estatal de Iowa, la Universidad de Purdue y la Universidad Johns Hopkins han encontrado y probado una tecnología de catalizador que parece ser segura y eficiente para mantener el metano fuera de la atmósfera y hacer uso del gas de efecto invernadero.
En un artículo publicado en la revista Nature Catalysis, el grupo explica que el metano produce más calentamiento que otros gases de efecto invernadero pero la mayoría de los procesos destinados a reutilizarlo son complicados porque romper sus cuatro enlaces carbono-hidrógeno implica altas temperaturas y mezclar el gas inflamable con oxígeno para producir gas de síntesis para hacer metanol e hidrógeno para hacer amoníaco.
Otras reacciones de conversión no son muy eficientes y también producen dióxido de carbono.
Dado este estado de cosas, los investigadores con sede en EE. UU. desarrollaron un catalizador que consta de una o dos capas de platino, cada capa de un átomo de espesor, depositadas en estructuras bidimensionales de carburo metálico llamadas «MXenes». En este caso, las estructuras son de carbono, molibdeno y titanio.
Según el equipo, las capas delgadas esencialmente permiten que cada átomo de platino se use como catalizador y evitan la formación de residuos que cubren y desactivan el platino. Eso significa que se requiere menos platino para fabricar el catalizador.
Aunque su objetivo inicial era identificar las propiedades eléctricas y térmicas de varios carburos, terminaron haciendo un descubrimiento mejor de lo esperado en las superficies MXene.
«Nunca habíamos visto un carburo tan activo», dijo el coautor Yue Wu de la Universidad Estatal de Iowa en un comunicado de prensa. “Por lo general, es muy inerte. Se usa, por ejemplo, para brocas de alta velocidad: la superficie es dura e inerte”.
Al ver estas propiedades, Wu y sus colegas comenzaron a utilizar la tecnología para eliminar el hidrógeno del gas de esquisto, un trabajo que evolucionó para estudiar otras reacciones relacionadas con el gas natural.
“Nadie intentó usar estos carburos para estas reacciones de alto volumen antes”, dijo el científico.
Las claves para la conversión de metano a etano/etileno son hacer que los carburos sean lo suficientemente puros y que las superficies estén lo suficientemente limpias para soportar las reacciones. Hágalo todo bien, y esas reacciones exhiben una conversión de metano de alrededor del 7 % con una selectividad de alrededor del 72 % hacia el etano/etileno en un reactor de lecho fijo de operación continua. Los productos se pueden convertir en plásticos y resinas, como el común y omnipresente plástico de polietileno.
“Sorprendentemente, estos nuevos catalizadores funcionan durante 72 horas de operación continua sin signos de desactivación, lo que indica un comienzo prometedor hacia tecnologías adecuadas para la explotación a escala industrial”, dijo Wu.
En su opinión, la nueva tecnología de catalizadores es revolucionaria ya que abre la puerta a la reducción de las emisiones de metano y su producto de combustión, CO2, en el futuro.
