Desde la firma del protocolo de Kioto en 1997, los países más desarrollados trabajan en diferentes acciones para conseguir una reducción efectiva de la emisión de gases de efecto invernadero. El gobierno español aprobó en noviembre de 2020 una hoja de ruta para descarbonizar la economía española y llegar, en 2050, a ser neutrales en carbono, es decir, obtener un balance cero de emisiones, según los compromisos adquiridos durante la Cumbre del Clima de 2015, y con la firma del Acuerdo de París. Para conseguir este objetivo es fundamental reducir el consumo de combustibles fósiles para generar energía y como materia prima para producir materiales y productos químicos.
La revista Nature Communications ha publicado esta semana un artículo liderado por el investigador del programa CIDEGENT Víctor Sans Sangorrín, miembro del Instituto Universitario de Materiales Avanzados de la Universitat Jaume I, Andreas Weilhard y Stephen P. Argent de la University of Nottingham, en el que explican una metodología que permite la eficiente captura y transformación de CO2 en forma de ácido fórmico, que tiene valor como producto químico básico y que representa un método químico con potencial para usarlo como vector de almacenamiento de hidrógeno, generado a partir de energías renovables, con alta densidad de energía y de forma segura al ser un líquido no inflamable. El proceso además es fácilmente reversible, lo que posibilita la recuperación del hidrógeno.
La síntesis del ácido fórmico a nivel industrial requiere el uso de materias primas derivadas de fuentes fósiles no renovables. El uso de CO2 como fuente de carbono es muy interesante, pero también complejo, puesto que presenta características termodinámicas y cinéticas desfavorables. El equipo del INAM y Nottingham ha demostrado que los líquidos iónicos básicos pueden amortiguar eficazmente la reacción química, «porque desplazan el equilibrio termodinámico hacia el producto y evitan la formación de productos poco reactivos debido a un efecto tampón, mientras estabilizan las especies catalíticamente activas a baja presión parcial de H2 y CO2».
«La combinación de líquidos iónicos básicos multifuncionales y el diseño del catalizador permite la síntesis de ácido fórmico con una eficiencia catalítica muy alta», comenta Víctor Sans de la Jaume I. Y es que el diseño de los catalizadores juega un papel clave en el desarrollo de sistemas catalíticos eficientes. Por eso, el sistema catalítico presentado por la hidrogenación de CO2 en condiciones de amortiguamiento está diseñado para trabajar en valores de temperatura y presión moderados.
«Esto -comenta Sans- permite optimizar el rendimiento del catalizador al controlar las limitaciones termodinámicas impuestas por la reacción, equilibrar el rendimiento cinético y termodinámico y conseguir una alta eficiencia catalítica». Además, la robustez del catalizador permitirá desarrollar sistemas multicatalíticos para generar otros productos de interés como el metanol, formaldehído o etileno. «Los resultados obtenidos representan un salto importante hacia sistemas sostenibles para transformar el CO2 en productos químicos y combustibles», concluye el investigador del INAM.
Efficient carbon dioxide hydrogenation to formic acid with buffering ionic liquids. Andreas Weilhard (Facultad de Ingeniería de la University of Nottingham); Stephen P. Argent (Escuela de Química de la University of Nottingham) y Víctor Sans (Instituto Universitario de Materiales Avanzados (INAM) de la Universitat Jaume I y Facultad de Ingeniería de la University of Nottingham).
