Una investigación reciente publicada en la revista Chem ofrece una nueva ruta prometedora para convertir dióxido de carbono (CO2), uno de los principales gases de efecto invernadero (GEI) en un compuesto útil que podría alimentar tecnologías energéticas limpias del futuro.
Este avance se basa en el desarrollo de un catalizador económico y eficiente a base de manganeso, un metal común, capaz de transformar CO2 en formiato, un producto con potencial para almacenar y liberar hidrógeno, lo que lo convierte en candidato ideal para aplicaciones en pilas de combustible y almacenamiento energético sostenible.
El dióxido de carbono, generado por la combustión de vectores fósiles y procesos industriales, es responsable de buena parte del calentamiento global, y tradicionalmente se ha considerado un residuo nocivo que debe capturarse o almacenarse para evitar su liberación a la atmósfera.
Sin embargo, investigadores de Yale University y la University of Missouri han demostrado que es posible reutilizar este gas para producir un compuesto químico con valor energético.
El estudio se centra en la conversión de CO2 en formiato, un producto intermedio que no solo se emplea en la síntesis de ácido fórmico, utilizado en múltiples industrias, sino que también se estudia como vector de almacenamiento de hidrógeno para pilas de combustible, lo que permite liberar energía de manera controlada y limpia.
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Catalizadores de manganeso con mayor estabilidad
El principal reto en la conversión de CO2 en sustancias útiles ha sido encontrar catalizadores que combinen baja costo, abundancia y estabilidad. Los catalizadores más efectivos hasta ahora solían incluir metales preciosos, costosos y menos sostenibles a largo plazo.
El equipo liderado por Justin Wedal y Kyler Virtue, con la supervisión de los profesores Nilay Hazari y Wesley Bernskoetter, logró desarrollar un catalizador basado en manganeso, un metal abundante y económico, cuya vida activa se prolonga significativamente mediante un diseño innovador de ligando que evita la degradación prematura del material.
Este aumento de estabilidad no solo permite una conversión más eficiente del CO2, sino que hace que este material rivalice e incluso supere la eficacia de muchos catalizadores basados en metales preciosos, al tiempo que mantiene bajos los costos de producción y reduce el impacto ambiental asociado con recursos más escasos.
El formiato producido mediante este proceso no es un combustible tradicional como la gasolina o el diésel, sino un portador de energía químicamente denso que puede liberar hidrógeno bajo demanda en pilas de combustible.
Esto es especialmente relevante dada la importancia del hidrógeno como combustible limpio y versátil, ideal para transporte, generación de energía y aplicaciones industriales sin emisiones directas de carbono.
La producción sostenible de formiato a partir de CO2 atmosférico ofrece una alternativa más respetuosa con el medio ambiente frente a los métodos industriales actuales, que dependen mayoritariamente de combustibles fósiles. Convertir automáticamente el CO₂ en un vector de energía implica una doble ganancia climática: reducción de emisiones netas y generación de productos energéticos útiles.
Un paso hacia la energía del futuro
Este avance en catálisis tiene potenciales aplicaciones extensas, especialmente en el dominio de la energía renovable y el almacenamiento de hidrógeno. El formiato puede facilitar el transporte y almacenamiento de hidrógeno, superando uno de los mayores obstáculos tecnológicos para la adopción masiva de sistemas de hidrógeno: la gestión segura y económica de este gas altamente volátil.
Además, los investigadores señalan que el enfoque de diseño que han desarrollado no se limita solo a la conversión de CO2 en formiato, sino que podría aplicarse a otras transformaciones catalíticas con materiales abundantes, abriendo nuevas rutas para procesos químicos sostenibles y de bajo costo que apoyen una amplia gama de industrias.
La investigación fue financiada por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos, lo que demuestra el interés estratégico de los gobiernos en fomentar tecnologías que no solo mitiguen el cambio climático, sino que también impulsen nuevas cadenas de valor basadas en energías limpias y recursos sostenibles.
El profesor Nilay Hazari, uno de los principales autores del estudio, destacó que “la utilización de CO2 como materia prima química renovable es una prioridad en la búsqueda de fuentes energéticas que reemplacen a las derivadas de combustibles fósiles”, subrayando así el potencial de estas tecnologías para transformar fundamentalmente los sistemas energéticos actuales.
Aunque este avance todavía se encuentra en una fase temprana de desarrollo, establece un marco prometedor para convertir CO2 de un gas nocivo en un recurso energético útil, acercando la ciencia a la posibilidad de sistemas energéticos más limpios y circulares.
Con mejoras adicionales en eficiencia, escalabilidad y reducción de costos, esta tecnología podría integrarse en procesos industriales y redes de energía renovable, contribuyendo de manera significativa a los objetivos de descarbonización global y a una transición energética sostenible.
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