Activación de moléculas C1 (CO2 y CH4) sobre catalizadores nanoestructurados para la obtención de metanol y posterior uso como fuente de energía

CALAZA, FLORENCIA C.

La Plata

Encuentro; Encuentros Temáticos en Y-TEC - Encuentro de Materiales; 2019

Y-TEC

La problemática central que se busca combatir mediante la posible implementación de una tecnología basada en el conocimiento generado en el presente proyecto de investigación, es valorizar gases basados en C1, como ser CO2 (gas de efecto invernadero) y CH4 (shale-gas), mediante hidrogenación(CO2) u oxidación parcial (CH4), obteniendo metanol como producto liquido. Este último puede usarse como alimentación de celdas electroquímicas obteniendo así energía eléctrica, como también destinarse a la industria química para su uso como materia prima en la manufactura de productos de mayor valor agregado. Tanto la disminución de gases de efecto invernadero en la atmosfera, donde CO2 es un componente principal, como el uso de nuevas tecnologías para el aprovechamiento de metano proveniente de shale-gas, deben ser condicionantes principales en el desarrollo de una matriz energética saludable en nuestro país. En este contexto, el desarrollo de nuevos materiales o nanomateriales que puedan establecerse como eficientes y económicamente viables para su uso en la producción de metanol, se plantea como una necesidad básica para posicionar a la Argentina como productor mundial de fuentes de energía renovables, en conjunto con el apoyo inconmensurable del sector científico-académico y sus capacidades de desarrollo tecnológico.La tecnología, o más bien el material propuesto en este proyecto es un nanomaterial estructurado basado en nanoparticulas de cobre (Cu) soportadas sobre oxido de cerio (CeO2) actuando como material catalítico tanto en la reacción de hidrogenación de CO2 como durante la oxidación parcial de metano, ambas reacciones produciendo finalmente metanol. Este material obtiene su alta actividad (testeado durante oxidación de CO) mediante tratamientos reductores en atmosfera de hidrogeno a temperaturas suaves, lo que le provee de una característica fisicoquímica muy particular, que es la de poder transferir electrones a temperatura ambiente. De este modo, estos electrones (hot electrons) se utilizan posteriormente para activar moléculas inertes C1 como CO2 y CH4, disminuyendo tanto la barrera energética de deformación del ángulo de enlace O=C=O como la de rompimiento del enlace H-CH3, haciendo así más plausible energéticamente las reacciones de valorización citadas. Hemos comprobado en nuestros laboratorios que estos electrones atrapados en una fina capa superficial del material activan moléculas de O2 a temperatura ambiente a sus especies superoxo y peroxo, mediante transferencia de uno y dos electroes, respectivamente. Estas especies oxigeno activadas presentan una oportunidad para la producción de metanol por oxidación parcial de metano a bajas temperaturas (cercanas a ambiente).