El grafeno puede convertir el dióxido de carbono en combustible líquido

El grafeno es sorprendente. No solo podría revolucionar la tecnología fotovoltaica por su bajo coste sino que ahora se puede apuntar un tanto más: la conversión de dióxido de carbono en combustible líquido. Un equipo de la Universidad Rice, en Houston, Texas, ha mezclado puntos cuánticos de grafeno con nitrógeno (NGQDs) como catalizador en las reacciones electroquímicas para crear etileno y etanol.

El resultado es relevador. La estabilidad y eficiencia del material es cercana a la de los electrocatalizadores comunes como el cobre.

Reducir la cantidad de dióxido de carbono que se emite a la atmósfera es fundamental para frenar el dramático cambio climático al que nos enfrentamos y este descubrimiento podría ser de una arma interesante.

Todas las investigaciones están dirigidas a examinar cómo podemos capturar el carbono directamente sobre el origen, utilizando arcilla, bacterias modificadas, armazones organometálicos o materiales similares como el "Memzyme", incluso buscan secuestrarlo y almacenarlo en roca y/o hormigón. Otros estudios se centran en cómo podemos convertir ese carbono capturado en hidrocarburos líquidos, que pueden ser utilizados como combustible.

Y resulta que es posible. Los investigadores de Rice han descubierto que el NGQDs es un electrocatalizador sorprendentemente eficaz. Los materiales están hechos de láminas de grafeno de un solo átomo de espesor, divididos en puntos sólo unos pocos nanómetros de ancho. Compuestos enteramente de carbono, estos puntos de grafeno no serían capaces de convertir el CO2 por sí mismos, por lo que el equipo añadió átomos de nitrógeno a la mezcla, y así desencadenar reacciones químicas en respuesta a una corriente eléctrica y dióxido de carbono.

"El carbono no es un catalizador típico", dice Pulickel Ajayan, líder del estudio, "por eso una de nuestras preguntas era por qué este dopaje consigue ser tan eficaz. Cuando se introduce nitrógeno en el enrejado de grafito hexagonal, hay múltiples posiciones que puede adoptar. Cada una de estas posiciones, dependiendo del lugar donde se encuentra el nitrógeno, deberían tener diferentes actividad catalítica. Por lo que ha sido un rompecabezas, y aunque la gente ha escrito un montón sobre ello en los últimos 5-10 años, el rompecabezas no está realmente resuelto".

¿Cómo puede seguir siendo un misterio su funcionamiento? Pues lo sigue siendo, pero los resultados son prometedores. Se han probado varios materiales como electrocatalizadores, siendo el cobre uno de los principales candidatos. Sin embargo, en términos de eficiencia, los NQGDs tienen aproximadamente el mismo nivel que el cobre, y además reducen la cantidad de dióxido de carbono liberado por hasta un 90%, y convierten un 45% de ese dióxido capturado en pequeñas cantidades de etileno y etanol.

Es perfecto porque a continuación, puede ser utilizado como combustible. Y además, los NGQDs pueden mantener esta situación durante un largo lapso de tiempo.

"Es sorprendente porque se ha intentado buscar diferentes tipos de catalizadores," dice Ajayan, "y hay sólo algunas opciones que funcionan, como es el caso del cobre. Sin embargo, con esta investigación creo que hemos encontrado proporciona una vía eficiente para detectar nuevos tipos de catalizadores para convertir el dióxido de carbono en productos de mayor valor".

Los experimentos de laboratorio no siempre se traducen en aplicaciones comerciales pero los investigadores señalan que en este caso se podrían llevar a una economía de escala antes de lo pensado.

Si es así, los NGQDs serán el tema central de la investigación futura. Mientras tanto, el equipo ya ha comenzado a elevar la cantidad de nitrógeno en la mezcla, para así aumentar la cantidad de los combustibles producidos.