Profesora a Tiempo Completo
Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Química
Desde finales del siglo XIX, nuestro planeta experimenta un calentamiento gradual y progresivo que en las últimas décadas se ha acelerado. Según expertos, se prevé que tanto la temperatura de la superficie terrestre como la oceánica continúen aumentando en el corto plazo. Esto ha traído repercusiones ambientales, económicas y sociales. Gran parte del problema es causado por los gases de efecto invernadero (GEI) entre los que se encuentran gases naturales como el dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), así como gases artificiales fluorados, destacándose los hidrofluorocarbonos (HFC) y los perfluorocarburos (PFC), ampliamente utilizados en la industria.
En las últimas décadas, las emisiones de CO2 en la atmosfera se han multiplicado a niveles alarmantes. En 2022, los niveles de CO2 superaron las 418 partes por millón, y continúan en aumento y, las emisiones provenientes de la industria y combustibles fósiles alcanzaron los 36.600 millones de toneladas métricas. Esta situación tiene consecuencias que van desde el deshielo del casquete polar ártico, condiciones climáticas impredecibles y aumento de desastres naturales, cambios en los patrones de precipitación, hasta mudanzas en la acidez y el nivel medio del mar.
Ante tal realidad es imprescindible encontrar soluciones capaces de tener un impacto a gran escala. La reducción electroquímica de CO2 a combustibles químicos es una estrategia con gran potencial para disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero y mitigar el cambio climático. Actualmente, el cobre (Cu) y sus aleaciones son los principales materiales utilizados para reducir electroquímicamente el CO2 a productos multicarbono. Sin embargo, estos no son selectivos y forman simultáneamente dióxido de carbono (CO), metano (CH4), formiatos (HCOO-), etc.
Es así como un grupo de investigadores de la Universidad Johns Hopkins presentaron un enfoque innovador para la electroreducción de dióxido de carbono catalizada por cobre, a fin de diseñar condiciones de reacción que mejoren la selectividad de los productos multicarbonados y de esta forma conducir a métodos más eficientes de conversión.Teniendo en cuenta que la reducción electroquímica de CO2 a materias primas con valor agregado se ve obstaculizada por la formación competitiva de productos, los investigadores han postulado que el agua, como componente fundamental en esta reacción, desempeña un papel esencial al influir en la selectividad y actividad de los productos generados.
En sus experimentos hicieron pasar electricidad a través de soluciones saturadas con CO2, disminuyendo gradualmente la actividad termodinámica del agua, lo cual tuvo como resultado una mejora en la selectividad y la densidad de corriente de los productos C2+ (etileno, etanol, propanol), mientras que los productos C1 (monóxido de carbono y metano) se suprimieron. Los autores explicaron que lo observado fue el resultado de que el dióxido de carbono, intermediario clave en la reacción, se adhiriera a la superficie del electrodo de cobre.
Según los investigadores, esta investigación revela nuevas oportunidades dentro del sector de la química verde y desempeña un papel clave en la transición hacia un futuro más sostenible y ambientalmente consciente.
En conclusión, el estudio demostró que reducir la disponibilidad del donante de protones es un método valido para mejorar la reducción de CO2 a productos multicarbono C2+ altamente deseables y resalta el potencial de utilizar el agua como un factor clave en la eficiencia de procesos de conversión de CO2, destacando, además, la importancia de continuar la investigación en tecnologías emergentes para abordar los desafíos críticos asociados al cambio climático.
Referencias
Zhang, H., Gao, J., Raciti, D. et al. Promoting Cu-catalysed CO2 electroreduction to multicarbon products by tuning the activity of H2O. Nat Catal 6, 807–817 (2023). https://doi.org/10.1038/s41929-023-01010-6
Farooqi, S.A., Farooqi, A.S., Sajjad, S. et al. Electrochemical reduction of carbon dioxide into valuable chemicals: a review. Environ Chem Lett 21, 1515–1553 (2023). https://doi.org/10.1007/s10311-023-01565-7
Statista. Nivel promedio de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera entre 1959 y 2022. Consultado en noviembre de 2023. https://es.statista.com/estadisticas/1269928/concentracion-atmosferica-global-de-dioxido-de-carbono/
