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Greenhouse gases to valuable liquid chemicals: High-flux zeolite membrane-based reactor for the efficient conversion of CH4 and CO2

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Conversión de gases de efecto invernadero en productos químicos líquidos valiosos

Uno equipo de investigadores financiados con fondos europeos está diseñando procesos más eficientes y económicos para convertir el gas natural y el dióxido de carbono en productos químicos de gran valor.

Cambio climático y medio ambiente icon Cambio climático y medio ambiente

Hoy día, la mayoría de las personas saben que el dióxido de carbono (CO2) causa el cambio climático. Sin embargo, muchos desconocen otro gas de efecto invernadero todavía más potente: el gas natural o metano (CH4). «Con el aumento de la producción de gas natural, cada vez es más necesario abordar simultáneamente las emisiones de CO2 y CH4», afirma Bert Weckhuysen, catedrático en la Universidad de Utrecht (los Países Bajos). La urgencia de esta crisis climática y el aumento de la producción de gas natural acelera la necesidad de encontrar una forma eficiente de convertir el CH4 en combustibles líquidos y otros productos químicos. El proyecto ZeoMemRx (Greenhouse gases to valuable liquid chemicals: High-flux zeolite membrane-based reactor for the efficient conversion of CH4 and CO2), financiado por el Consejo Europeo de Investigación, está trabajando para satisfacer esta necesidad. «La conversión del CH4 y del O2 son objetivos interconectados», explica Weckhuysen, el investigador principal del proyecto. «Una estrategia prometedora para lograr esta conversión doble es transformar ambos gases en productos químicos líquidos fáciles de transportar». Este enfoque es especialmente atractivo, ya que una conversión así reduciría la cantidad de emisiones liberadas a la atmósfera. Además, también produciría productos químicos que podrían usarse como combustibles o como precursores de diversos procesos industriales. «Por desgracia, es más fácil hablar de esta transformación que realizarla», comenta Weckhuysen.

Desafíos a la conversión

Según Weckhuysen, existen diversos problemas graves en los enfoques actuales de conversión, separación y uso del CH4 y el CO2. Por ejemplo, convertir el CO2 en productos químicos valiosos requiere una fuente dependiente de hidrógeno. También está el hecho de que la elevada estabilidad termodinámica del CO2 dificulta su transformación en otros productos químicos. A eso se suma la rápida desactivación del CH4, por no mencionar que el CH4 solo se suele encontrar en pozos situados en zonas muy remotas. Este último problema hace que las tecnologías actuales de transformación de gas a líquido, como la conversión a gas de síntesis seguida de la transformación a través del proceso de síntesis Fischer-Tropsch, no sean económicas. Estos desafíos requieren enfoques innovadores para diseñar procesos más eficientes y económicos de conversión del CH4 y el CO2 en productos químicos de gran valor, que es exactamente lo que está intentando hacer el proyecto ZeoMemRx. «Estamos desarrollando un reactor de membrana de ceolita de alto flujo capaz de convertir efectivamente una mezcla de CH4 y CO2 en hidrocarburos y compuestos aromáticos, lo que incluye el benceno, una sustancia química versátil», subraya Weckhuysen. Una característica clave del sistema previsto es una membrana de ceolita de elevada orientación con una composición adaptable fabricada sobre un sustrato poroso. Esto dará al sistema la capacidad de cambiar el equilibrio químico y disminuir el tiempo de contacto, lo que resultará en un mayor rendimiento catalítico.

Las personas idóneas, las habilidades adecuadas y los objetivos oportunos

Aunque el trabajo sigue en curso, los investigadores han conseguido preparar la ceolita altamente orientada y los materiales catalizadores relacionados necesarios para activar el CO2 y el CH4. También han desarrollado el primer prototipo del sistema de reactor de membranas para iniciar la reacción, y ahora está siendo evaluado más a fondo. «Todo, desde la transferencia de conocimientos hasta el montaje del nuevo sistema de reactor y la creación de los nuevos materiales, es resultado del trabajo en equipo y la colaboración que han definido este proyecto», concluye Weckhuysen. «Uno puede tener una gran idea, pero, sin las personas idóneas, las habilidades adecuadas y los objetivos oportunos, solo será eso: una idea».

Palabras clave

ZeoMemRx, cambio climático, gases de efecto invernadero, gas natural, productos químicos líquidos

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