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HY-CAT, un proyecto dedicado a descubrir mejores catalizadores para estimular una economía circular del CO2

La conversión electroquímica del CO2 puede generar diversos productos valiosos, como los combustibles líquidos que se usan para alimentar los medios de transporte. Sin embargo, dado que el CO2 es una molécula muy estable, se necesitan catalizadores eficientes para romper sus enlaces. El proyecto HY-CAT, respaldado por el Consejo Europeo de Investigación, pretende identificar y desarrollar sistemas catalíticos para convertir el CO2 en productos químicos de valor añadido.

Investigación fundamental

La actual dependencia del mundo de los combustibles fósiles hace que debamos capturar y almacenar el CO2 que produce la civilización humana a fin de evitar unos niveles inaceptables de CO2 en la atmósfera terrestre. No obstante, también hay límites para el almacenamiento de CO2. ¿Y si el exceso de CO2 pudiera convertirse en productos químicos útiles y crear así una economía circular del CO2? El equipo de investigación de HY-CAT (Multifunctional Hybrid Platforms based on Colloidal Nanocrystals to Advance CO2 Conversion Studies), con sede en el Escuela Politécnica Federal de Lausana, trabaja para sintetizar materiales híbridos compuestos por sorbentes de CO2 bien definidos atómicamente, que son capas porosas y finas de los denominados marcos organometálicos (MOM), y catalizadores nanocristalinos íntimamente unidos en un único sistema integrado. Usarán tres clases diferentes de híbridos, cada una caracterizada por un mecanismo específico de absorción/preactivación, a fin de realizar una investigación detallada del efecto de los mecanismos sobre la actividad catalítica. Esta metodología permite al equipo comparar estructura y actividad, y determinar los principios de diseño con los que se consiguen mejores catalizadores. HY-CAT ya ha alcanzado varios hitos notables, entre los que se encuentra el haber aprendido a sintetizar electrocatalizadores híbridos, como los nanocristales de plata integrados en MOM. Descubrieron que los MOM hacen que las nanopartículas sean más selectivas, lo que las hace más energéticamente favorables como canal de reacción, para la reducción del CO2 y más estables hacia la agregación durante la catálisis. Asimismo, han desarrollado con éxito un método para formar un sistema de cobre/óxido de cerio (Cu/CeOx) y descubierto que tal combinación de nanopartículas también hace que el cobre sea más selectivo para la conversión del CO2 en metano. Desde una perspectiva comercial, HY-CAT también ha diseñado y creado una celda electroquímica de vanguardia que se alimenta con gas en vez de con un electrolito acuoso. Este dispositivo posibilita probar los catalizadores en condiciones comerciales relevantes, un paso fundamental para realizar progresos reales hacia una verdadera sostenibilidad. HY-CAT comenzó en enero de 2017 y finalizará en junio de 2022.

Palabras clave

HY-CAT, CO2, catalizador, metano, nanocristalino, electrocatalizador, plata, cobre