Mikel Imizcoz Aramburu (Pamplona, 1995), investigador del Instituto INAMAT2 de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), ha transformado dióxido de carbono (CO₂) en metano (CH₄) renovable utilizando luz solar como fuente de energía.
Parte de su trabajo, publicado en el artículo “Assessing thermal and nonthermal contributions during CO2 hydrogenation over ruthenium catalysts: Effects of the illumination conditions and the nature of the support”, recogido en la revista científica Applied Catalysis B: Environment and Energy, representa un avance en la investigación de tecnologías CCUS (siglas en inglés de captura, almacenamiento y utilización de carbono), pues la conversión eficiente y sostenible del CO₂ con luz solar abre una vía para la producción de combustibles limpios, como el metano que puede utilizarse como alternativa al gas natural.
“En un futuro que avanza hacia la disminución del empleo de combustibles fósiles, es necesario buscar fuentes de carbono alternativas” señala Mikel Imizcoz. “En este sentido, mi tesis busca sacar provecho del CO₂ como materia prima y fuente de carbono para la síntesis de combustibles como el metano”. Este “metano solar” se puede utilizar como un sustituto neutro en emisiones del gas natural, ya que este combustible fósil contiene entre el 83 y el 97% de metano, según el yacimiento. De este modo, el metano renovable podría ser empleado como combustible en las centrales térmicas, y generaría emisiones neutras de carbono: el CO₂ que se genera en la combustión es el mismo que fue previamente capturado y empleado como materia prima para la síntesis del combustible. “El metano renovable también podría llegar a constituir un elemento clave en el transporte por carretera por su potencial aplicabilidad en motores diésel”, añade el investigador.
Para transformar el CO₂ en CH₄, el químico navarro ha estudiado la reacción de Sabatier, proceso, planteado por primera vez en 1902, en el que el dióxido de carbono se combina con hidrógeno (H₂) para producir metano y agua. Este metano solo puede calificarse como combustible limpio si el CO₂ se obtiene de la captura de una fuente emisora y el hidrógeno procede de la electrolisis del agua con energía renovable. En ese caso, el metano formado en la reacción de Sabatier a partir de CO₂ capturado será considerado un combustible limpio con las mismas propiedades químicas y aplicaciones que el gas natural.
Para que la reacción de Sabatier tenga lugar, además del dióxido de carbono y el hidrógeno, es necesario el empleo de un catalizador heterogéneo que facilite la interacción entre las moléculas de gas y acelere la reacción química. Asimismo, para iniciar y mantener la reacción, es necesario aportar energía al sistema.
En esta investigación, la fuente de energía necesaria para iniciar y mantener la reacción ha sido la luz del sol. “Los foto-termocatalizadores se caracterizan por aprovechar toda la energía del sol para calentarse —contribución termoquímica— y/o para inducir la excitación de sus electrones —contribución fotoquímica—, de manera que ambos procesos favorezcan que tenga lugar la reacción química. Distinguir estos dos procesos cuando se ilumina el catalizador resulta muy conveniente para poder mejorar su diseño y este ha sido uno de los objetivos principales de la tesis doctoral”, describe Mikel Imizcoz, que ha desarrollado un método para diferenciar las contribuciones fotoquímicas y termoquímicas de este proceso.
Como prueba de concepto final, los catalizadores, basados en rutenio y níquel, fueron expuestos a luz solar concentrada para dar lugar a la reacción de Sabatier. Así, se produjo metano a partir de dióxido de carbono sin necesidad de un aporte energético adicional para alcanzar la temperatura de reacción, lo que normalmente se hace mediante calor adicional.
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