Investigadores de Caltech y la Universidad de California en Los √Āngeles (UCLA) han encontrado una forma prometedora de convertir eficientemente el di√≥xido de carbono en etileno.

Se trata de una sustancia química importante que se utiliza para producir plásticos, disolventes, cosméticos y otros productos importantes a nivel mundial. Hasta ahora se obtiene a partir de hidrocarburos.

Los científicos desarrollaron alambres de cobre a nanoescala con superficies de formas especiales para catalizar una reacción química que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y al mismo tiempo genera etileno, una sustancia química valiosa. Los estudios computacionales de la reacción muestran que el catalizador conformado favorece la producción de etileno sobre hidrógeno o metano. Un estudio que detalla el avance se publicó en Nature Catalysis.

¬ęEstamos al borde del agotamiento de los combustibles f√≥siles, junto con los desaf√≠os del cambio clim√°tico global¬Ľ, dijo Yu Huang, coautor correspondiente del estudio y profesor de ciencia e ingenier√≠a de materiales en UCLA.

‚ÄúEl desarrollo de materiales que puedan convertir de manera eficiente los gases de efecto invernadero en combustibles de valor agregado y materias primas qu√≠micas es un paso cr√≠tico para mitigar el calentamiento global mientras se evita la extracci√≥n de combustibles f√≥siles cada vez m√°s limitados. . Este experimento integrado y an√°lisis te√≥rico presenta un camino sostenible hacia el reciclaje y la utilizaci√≥n del di√≥xido de carbono ‚ÄĚ, afirm√≥.

Actualmente, el etileno tiene una producción anual global de 158 millones de toneladas. Gran parte de eso se convierte en polietileno, que se utiliza en envases de plástico. El etileno se procesa a partir de hidrocarburos, como el gas natural.

¬ęLa idea de utilizar cobre para catalizar esta reacci√≥n ha existido durante mucho tiempo, pero la clave es acelerar la velocidad para que sea lo suficientemente r√°pida para la producci√≥n industrial¬Ľ, dijo William A. Goddard III, coautor del estudio. y profesor de qu√≠mica, ciencia de materiales y f√≠sica aplicada de Caltech. ¬ęEste estudio muestra un camino s√≥lido hacia esa marca, con el potencial de transformar la producci√≥n de etileno en una industria m√°s ecol√≥gica utilizando CO2 que de otro modo terminar√≠a en la atm√≥sfera¬Ľ.

El uso de cobre para iniciar la reducción de dióxido de carbono (CO2) en la reacción del etileno (C2H4) ha sufrido dos golpes en su contra. Primero, la reacción química inicial también produjo hidrógeno y metano, ambos indeseables en la producción industrial. En segundo lugar, los intentos anteriores que dieron como resultado la producción de etileno no duraron mucho y la eficiencia de conversión disminuyó a medida que el sistema continuaba funcionando.

Para superar estos dos obst√°culos, los investigadores se centraron en dise√Īar nanocables de cobre con ¬ęescalones¬Ľ muy activos, similar a un conjunto de escaleras dispuestas a escala at√≥mica. Un hallazgo intrigante de este estudio colaborativo es que este patr√≥n de pasajes a trav√©s de las superficies de los nanocables permaneci√≥ estable bajo las condiciones de reacci√≥n, contrariamente a la creencia general de que estas caracter√≠sticas de alta energ√≠a se suavizar√≠an. Esta es la clave tanto para la durabilidad como para la selectividad del sistema en la producci√≥n de etileno, en lugar de otros productos finales.

El equipo demostr√≥ una tasa de conversi√≥n de di√≥xido de carbono en etileno de m√°s del 70%, mucho m√°s eficiente que los dise√Īos anteriores, que produc√≠an al menos un 10% menos en las mismas condiciones.s. El nuevo sistema funcion√≥ durante 200 horas, con pocos cambios en la eficiencia de conversi√≥n, un avance importante para los catalizadores a base de cobre. Adem√°s, la comprensi√≥n integral de la relaci√≥n estructura-funci√≥n ilustr√≥ una nueva perspectiva para dise√Īar catalizadores de reducci√≥n de CO2 altamente activos y duraderos en acci√≥n.



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