Metanol a partir de dióxido de carbono
Una solución favorable en cuanto al calentamiento global podría ser utilizar CO2 extraído del aire o bien reducir su emisión empleando el CO2 como material en procesos de química industrial. No obstante, algunos de los reactivos utilizados en dichos procesos pueden liberar incluso más CO2 que el que se añadiría al producto final. El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea ECO2CO2 (Eco-friendly biorefinery fine chemicals from CO2 photo-catalytic reduction) fue convertir CO2 para la síntesis de metanol. El elemento clave fue un reactor fotoelectroquímico diseñado para utilizar agua y luz solar y alcanzar una eficiencia de conversión de un 6 %. La aplicación fue en compuestos químicos refinados, como los que se utilizan en fragancias, aromatizantes y adhesivos. El proyecto comenzó con la selección de diferentes compuestos químicos refinados de interés según las necesidades de los socios. Como el concepto evolucionó durante el proyecto, los socios modificaron el acuerdo de subvención. El equipo de trabajo estudió dos rutas para la producción de metanol: (1) síntesis directa de metanol y (2) síntesis indirecta por desarrollo de electrocatálisis para la reducción del CO2 y H2O a CO y H2 (gas de síntesis) que pueden convertirse en metanol aplicando procesos tradicionales. Los científicos estudiaron reactores catalíticos para la producción competitiva de compuestos químicos refinados de utilidad utilizando metanol como reactivo (a saber, metil 2-furoato, resinas de la lignina) y diseñaron diferentes sistemas de reactor. El más pequeño produjo de 1 a 10 gramos por hora (g/h), mientras que el más grande produjo de 10 a 100 g/h de metil 2-furoato y componentes adhesivos (a saber, sustituyentes parciales de fenol), respectivamente. Esta etapa permitió alcanzar un 15 % del objetivo de productividad inicial. Después, el equipo realizó el pretratamiento, acondicionamiento y caracterización de las muestras de lignina. Realizaron lavados ácidos para reducir el contenido de carbohidratos de la lignina. Los científicos también estudiaron diferentes métodos para recuperar los productos de degradación de la lignina. Se seleccionaron los componentes más importantes para otros experimentos. La tasa de conversión más alta para la metilación de la lignina fue del 43 %. El resultado sugiere que es posible ampliar la escala del proceso hasta alcanzar los 100 g/h. Los datos del modelo también indicaron las opciones más prometedoras para otros estudios. Hasta el momento, el mejor resultado alcanzado fue una eficiencia de conversión global de luz solar a gas de síntesis de un 4,8 % (con un cociente de CO/H2 de cerca de 3). Las técnicas de síntesis de ECO2CO2 demostraron ser adecuadas para la producción en serie. Los científicos utilizaron los métodos para fabricar el prototipo, que estuvo operativo durante las mil horas esperadas. Otros trabajos fueron el desarrollo de planes de explotación y económicos. El proyecto también incluyó muchas actividades de formación. Los resultados de ECO2CO2 abren nuevos caminos hacia el uso industrial de CO2 para producir metanol u otros combustibles (a saber, gas de síntesis): dos compuestos químicos versátiles importantes. Por lo tanto, los procesos pueden contribuir a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero de la industria europea.
Palabras clave
Metanol, dióxido de carbono, ECO2CO2, biorrefinería, compuestos químicos refinados, sistemas fotocatalíticos, energía solar