La ciencia española celebra un logro espectacular: investigadores valencianos logran un catalizador que convierte CO2 en combustible verde

Estamos empeñados en reducir las emisiones de CO2 porque parecen el gran enemigo de la transición energética. Sin embargo, científicos valencianos han demostrado que puede ser el futuro de la energía verde.

Y es que un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología Química, vinculado al CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas y a la UPV (Universidad Politécnica de Valencia)  ha desarrollado un catalizador capaz de transformar CO2 en éter dimetílico, conocido como DME.

El estudio Decoding the Role of Isolated Ga+ in PdGa@MFI Catalyst Promoting a Direct CO2 Hydrogenation Path to DME ya se ha publicado en la revista Journal of the American Chemical Society, y describe una ruta directa para obtener energía verde en un solo paso.

El catalizador valenciano que convierte el CO2 en energía verde

Hay muchos proyectos en España para obtener más energía renovable, pero lo esencial de este proyecto es que podría convertir el CO2, uno de los grandes problemas medioambientales, en un producto útil.

Tradicionalmente, esta transformación pasa por dos fases. Primero se convierte el CO2 en metanol y después ese metanol se transforma en DME. El nuevo sistema une esas etapas dentro de un mismo catalizador.

Es decir, en lugar de separar reacciones, reactores y etapas intermedias, el catalizador organiza distintas funciones químicas en un mismo entorno microscópico.

El material se basa en una zeolita MFI, una estructura porosa que actúa como andamio. Dentro de sus canales trabajan especies de paladio y galio, junto a sitios ácidos, para conducir la reacción desde el CO2 hasta el DME.

En condiciones óptimas han conseguido que el sistema mantenga una producción superior a 42.000 gramos de combustible por kilo de paladio y hora. Estamos hablando de un salto enorme.

El truco para convertir CO2 en energía verde con un solo paso

Para que la conversión funcione en un solo paso el secreto está en el papel que juega el galio. Y es que el catalizador no funciona como una simple mezcla de metales, sino como una arquitectura muy concreta donde cada sitio tiene una tarea.

Al activarse a 700 °C en presencia de hidrógeno, los iones de galio se desplazan dentro de la zeolita hacia las partículas de paladio. Ese movimiento genera nanopartículas de PdGa, sitios aislados de Ga+ y sitios ácidos capaces de actuar de forma coordinada.

Después, el rendimiento óptimo llega a una temperatura bastante menor, con 260 °C. Es decir, el material necesita una activación fuerte para ordenar su estructura, pero trabaja después en condiciones más moderadas.

De esta manera las nanopartículas de PdGa participan en la transformación inicial del CO2, mientras que el Ga+ aislado ayuda a estabilizar intermedios y favorece el acoplamiento que lleva al DME.

Además, la zeolita protege y confina las especies metálicas. Esa jaula microscópica evita que los componentes activos se oxiden con facilidad y ayuda a mantener la estabilidad del catalizador.

Qué falta para que el invento valenciano de energía verde pueda escalarse

El hallazgo es un gran paso para la transición energética, ya que capturar CO2 no es útil si después no podemos usarlo. Una buena estrategia es convertirlo en DME, ya que puede emplearse como combustible limpio.

Aun así, todavía queda mucho para que este experimento de laboratorio sea escalable. El estudio demuestra una ruta catalítica muy eficiente, pero no significa que la conversión industrial de CO2 en combustible verde ya esté resuelta.

Por ejemplo, el proceso necesita hidrógeno, calor y un catalizador bien diseñado. Además, para que el balance climático sea realmente atractivo, el origen del hidrógeno y la captura del CO2 tendrán que encajar en una cadena energética limpia.