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Tecnología verde para convertir CO2 en combustible de metanol

  • Químicos del Instituto Politécnico Rensselaer han demostrado un proceso de conversión de CO2 a combustible de metanol más eficiente, mediante una membrana de filtración de agua altamente efectiva.

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El metanol es un químico versátil y eficiente que se usa como combustible en la producción de innumerables productos. El dióxido de carbono (CO2), por otro lado, es un gas de efecto invernadero que es el subproducto no deseado de muchos procesos industriales. La conversión de CO2 a metanol es una forma de aprovechar el CO2.

El nuevo avance, publicado en Science, podría mejorar una serie de procesos industriales que dependen de reacciones químicas en las que el agua es un subproducto, segun los investigadores.

Tecnología verde para convertir CO2 en combustible de metanol

Por ejemplo, la reacción química responsable de la transformación de CO2 en metanol también produce agua, lo que restringe severamente la reacción continua. El equipo de Rensselaer se propuso encontrar una manera de filtrar el agua a medida que ocurre la reacción, sin perder otras moléculas de gas esencial.

Los investigadores ensamblaron una membrana compuesta de iones de sodio y cristales de zeolita que fue capaz de penetrar agua con cuidado y rapidez a través de pequeños poros, conocidos como nanocanales de conducción de agua, sin perder moléculas de gas.

"El sodio en realidad puede regular, o sintonizar, la permeación de gases", dijo en un comunicado Miao Yu, profesora titular de ingeniería química y biológica y miembro del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios (CBIS) en Rensselaer, quien dirigió esta investigación.

"Es como si los iones de sodio estuvieran en la puerta y solo permiten que pase el agua. Cuando entra el gas inerte, los iones bloquean el gas".

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En el pasado, dijo Yu, este tipo de membrana era susceptible a defectos que permitirían la fuga de otras moléculas de gas. Su equipo desarrolló una nueva estrategia para optimizar el ensamblaje de los cristales, que eliminó esos defectos.

Cuando el agua se eliminó efectivamente del proceso, dijo Yu, el equipo descubrió que la reacción química podía ocurrir muy rápidamente.

"Cuando podemos eliminar el agua, el equilibrio cambia, lo que significa que se convertirá más CO2 y se producirá más metanol", dijo Huazheng Li, investigador postdoctoral en Rensselaer y primer autor del artículo.

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"Esta investigación es un excelente ejemplo de las importantes contribuciones que el profesor Yu y su equipo están haciendo para abordar los desafíos interdisciplinarios en el área del agua, la energía y el medio ambiente", dijo Deepak Vashishth, director de CBIS.

"El desarrollo y despliegue de tales membranas personalizadas por el grupo del profesor Yu promete ser altamente efectivo y práctico".

El equipo ahora está trabajando para desarrollar un proceso escalable y una nueva empresa que permita que esta membrana se use comercialmente para producir metanol de alta pureza. Yu dijo que esta membrana también podría usarse para mejorar una serie de otras reacciones.

"En la industria hay muchas reacciones limitadas por el agua", dijo Yu. "Esta es la única membrana que puede funcionar de manera altamente eficiente bajo las duras condiciones de reacción".

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