Conversión más eficiente de CO2 en productos químicos valiosos

Procesos desarrollados en la Universidad de Alberta mejoran la conversión de CO2 y glicerol, sobrante de la producción de biodiésel, en materiales útiles incluso para almacenar hidrógeno líquido.

Aunque el CO2 es un importante contribuyente al cambio climático, también tiene el potencial de convertirse en metanol, una sustancia química muy valiosa que puede usarse en varias aplicaciones industriales, incluidas la automoción, la electrónica, la ropa, los adhesivos, las pinturas y revestimientos, los envases, los disolventes y los productos farmacéuticos. y productos químicos agrícolas. El metanol también es prometedor como método de transporte y almacenamiento de hidrógeno en forma líquida.

Pero una de las principales barreras para convertir exitosamente CO2 en metanol es el agua que se forma como subproducto durante el proceso de hidrogenación, que desactiva un catalizador necesario para la transformación.

Utilizando nanotecnología, Yanet Rodríguez Herrero desarrolló con éxito un proceso en el laboratorio para preparar un catalizador estable que tiene la capacidad de repeler el agua para que funcione bien a baja presión y temperatura, haciendo que la conversión consuma menos energía y sea más eficiente económicamente. La investigación, basada en su trabajo de doctorado en tecnología de recursos biológicos e ingeniería de alimentos, se publica en ACS Applied Materials & Interfaces.

Una vez que el proceso pueda ampliarse con éxito para su uso en la industria, podría significar la utilización directa de grandes cantidades de CO2 que han sido capturadas y almacenadas, junto con su potencial para el almacenamiento de hidrógeno líquido, dice en un comunicado Aman Ullah, profesor de la Facultad de Agricultura, Ciencias de la Vida y Ambientales quien supervisó el trabajo de Herrero.

"La conversión de CO2 en diversos productos de valor añadido sería una idea más lógica para reducir las emisiones, con enormes beneficios para la industria química".

El nuevo proceso también "abre la puerta" a mejorar otros procesos de conversión química catalítica que son desactivados por el agua, como la síntesis de amoniaco, señala Herrero.

"Es difícil encontrar soportes catalíticos que sean térmicamente estables y repelentes al agua. Para lograrlo, nuestro proceso podría ser muy útil para fabricar otros productos como amoníaco y convertidores catalíticos", afirma, añadiendo que se está tramitando una solicitud de patente para el nuevo proceso.

De manera similar, el glicerol (un líquido espeso, incoloro e inodoro) tiene potencial para ser utilizado en las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética, pero no en su forma cruda. El glicerol es el principal subproducto que queda de la fabricación de biodiesel y compuestos llamados oleoquímicos derivados de aceites y grasas vegetales y animales. Pero su purificación es costosa, lo que la hace demasiado costosa para uso industrial a gran escala.

Para ayudar a superar ese desafío, Herrero desarrolló un proceso patentado para convertir el glicerol crudo en monómeros. Los productos químicos son importantes en la creación de polímeros, sustancias sintéticas con una amplia gama de usos, como la fabricación de biopolímeros para la consolidación de relaves fluidos finos (FFT). La lenta consolidación de FFT ha sido identificada como el principal desafío para la industria de las arenas petrolíferas hacia la recuperación sostenible.

Los biopolímeros creados mediante el proceso de Herrero demostraron ser más eficaces para consolidar los relaves y mejorar la recuperación de agua en comparación con el PAM, un polímero que actualmente está siendo probado por la industria de recursos, según mostró la investigación.

El proceso de conversión también puede ayudar a la industria del biodiesel a abordar una pregunta emergente, a medida que aumenta la producción, sobre cómo utilizar el glicerol, señala Ullah.

"La industria se enfrenta al dilema, por un lado, de cómo satisfacer la creciente demanda de biocombustibles y, al mismo tiempo, gestionar el exceso de glicerol crudo para que no represente una amenaza para el medio ambiente".

Durante el curso de su investigación, Herrero y Ullah también investigaron la sostenibilidad como un aspecto adicional del proceso de conversión.

Al comparar el uso de un proceso de calentamiento por microondas con fuentes de calor convencionales, como placas de cocción, demostraron que el uso de la tecnología de microondas consumía más de 16 veces menos energía que las fuentes de calor convencionales. Actualmente, una empresa de biorrefinación con sede en Edmonton utiliza el proceso para producir productos químicos de manera más eficiente utilizando lípidos y glicerol residual.

En conjunto, todos los resultados de la investigación muestran beneficios prometedores para las industrias de la energía, el hidrógeno, los biocombustibles, la alimentación y la química, afirma Ullah.