Un catalizador unido por ADN aumenta la eficiencia de la conversión electroquímica de CO2 en CO, un componente básico de muchos compuestos químicos. En el plano industrial este proceso reduciería la cantidad de gases de efecto invernadero

Los ingenieros químicos del MIT han ideado una forma eficaz de convertir el dióxido de carbono en monóxido de carbono, un precursor químico que puede utilizarse para generar compuestos útiles como el etanol y otros combustibles. Si se amplía para uso industrial, este proceso podría ayudar a eliminar el dióxido de carbono de las centrales eléctricas y otras fuentes, reduciendo la cantidad de gases de efecto invernadero que se liberan a la atmósfera.

 

Los ingenieros químicos del MIT han demostrado que al usar ADN para unir un catalizador (círculos azules) a un electrodo, pueden hacer que la conversión de dióxido de carbono en monóxido de carbono sea mucho más eficiente. Foto: © Christine Daniloff, MIT; iStock

 

“Esto permitiría tomar dióxido de carbono de las emisiones o disuelto en el océano y convertirlo en productos químicos rentables. Es realmente un camino a seguir para la descarbonización porque podemos tomar CO2, que es un gas de efecto invernadero, y convertirlo en cosas que sean útiles para la fabricación de productos químicos”, dice Ariel Furst, profesor asistente de desarrollo profesional de Ingeniería Química Paul M. Cook y el autor principal del estudio.

 

El nuevo enfoque utiliza electricidad para realizar la conversión química, con la ayuda de un catalizador que está unido a la superficie del electrodo mediante hebras de ADN. Este ADN actúa como velcro para mantener todos los componentes de la reacción muy cerca, lo que hace que la reacción sea mucho más eficiente que si todos los componentes estuvieran flotando en una solución.

 

Descomponer el CO2

Para convertir el dióxido de carbono en productos útiles es necesario primero convertirlo en monóxido de carbono. Una forma de hacerlo es con electricidad, pero la cantidad de energía necesaria para ese tipo de electrocatálisis es prohibitivamente cara. Para intentar reducir esos costos, los investigadores han intentado utilizar electrocatalizadores, que pueden acelerar la reacción y reducir la cantidad de energía que se debe agregar al sistema. Un tipo de catalizador utilizado para esta reacción es una clase de moléculas conocidas como porfirinas, que contienen metales como hierro o cobalto y son similares en estructura a las moléculas de hemo que transportan oxígeno en la sangre.

 

Durante este tipo de reacción electroquímica, el dióxido de carbono se disuelve en agua dentro de un dispositivo electroquímico, que contiene un electrodo que impulsa la reacción. Los catalizadores también están suspendidos en la solución. Sin embargo, esta configuración no es muy eficiente porque el dióxido de carbono y los catalizadores necesitan encontrarse en la superficie del electrodo, lo que no sucede muy a menudo. Para que la reacción ocurriera con mayor frecuencia, lo que aumentaría la eficiencia de la conversión electroquímica, Furst comenzó a trabajar en formas de unir los catalizadores a la superficie del electrodo. El ADN parecía ser la opción ideal para esta aplicación.

 

Una reacción eficiente

Utilizando este enfoque, los investigadores pudieron aumentar la eficiencia faradaica de la reacción al 100 por ciento, lo que significa que toda la energía eléctrica que ingresa al sistema va directamente a las reacciones químicas, sin desperdiciar energía. Cuando los catalizadores no están unidos por ADN, la eficiencia faradaica es sólo de alrededor del 40 por ciento. Esta tecnología podría ampliarse para uso industrial con bastante facilidad, afirma Furst, porque los electrodos de carbono que utilizaron los investigadores son mucho menos costosos que los electrodos metálicos convencionales.

 

Los catalizadores también son económicos, ya que no contienen metales preciosos y sólo se necesita una pequeña concentración del catalizador en la superficie del electrodo. Al intercambiar diferentes catalizadores, los investigadores planean intentar fabricar otros productos como metanol y etanol utilizando este enfoque.

 

Helix Carbon, la empresa fundada por Furst, también está trabajando en el desarrollo de la tecnología para un posible uso comercial. La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación del Ejército de EE.UU., el Programa Global Scholars CIFAR Azrieli, la Iniciativa Energética del MIT y el Centro Deshpande del MIT.

 

Fuente: https://news.mit.edu

Autora: Anne Trafton

 

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