¿Y si el metano y el dióxido de carbono pudieran dejar de ser únicamente un problema ambiental para convertirse también en materias primas con las que fabricar productos químicos de valor? Un equipo de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED) ha estudiado las condiciones que permitirían avanzar en esa dirección mediante la transformación directa de ambos gases en hidrocarburos oxigenados de interés industrial.
La investigación, publicada en Chemical Engineering Journal Advances, analiza mediante modelización termodinámica la obtención directa de ácido acético, acetona, etanol y dimetil éter a partir de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). El objetivo es profundizar en una alternativa a los procesos que requieren transformar primero estos gases en gas de síntesis, una etapa intermedia que supone un importante consumo de energía y costes adicionales.
"La principal ventaja por encima de cualquier otra es que el metano y el dióxido de carbono empezarían a ser considerados recursos o materias primas valiosas, y dejarían de ser tratados como residuos que se emiten descontroladamente a la atmósfera en perjuicio de nuestro planeta", explica Francisco Ivars-Barceló, investigador de la UNED y coautor del estudio.
Limitaciones termodinámicas
Los investigadores han utilizado el software de simulación Aspen Plus para determinar cómo influyen la temperatura, la presión y la presencia de otras moléculas, como oxígeno y agua, en las distintas reacciones. Los resultados muestran importantes limitaciones termodinámicas, pero permiten también identificar qué condiciones y rutas pueden favorecer la formación de los productos buscados y cuáles compiten con ella.
El estudio aporta además una pieza para interpretar resultados experimentales obtenidos anteriormente por el mismo grupo de la UNED, que ya había conseguido la transformación directa de metano y CO2 y la obtención, entre otros productos, de acetona y dimetil éter en condiciones de temperatura y presión particularmente bajas. "Los resultados del estudio termodinámico teórico actual reafirman los resultados experimentales que ya habíamos obtenido y nos ayudan a entender caminos y mecanismos de reacción viables hacia la formación de algunos de estos productos", señala Ivars-Barceló.
El equipo trabaja ahora en catalizadores más avanzados y en la búsqueda de condiciones de reacción óptimas para aumentar tanto el rendimiento de la transformación del metano y el CO2 como la selectividad hacia los productos de mayor valor.
El trabajo está firmado por Elena Montejano-Nares, Ángel Maroto-Valiente, Esther Asedegbega-Nieto y Francisco Ivars-Barceló, del Departamento de Química Inorgánica y Química Técnica de la Facultad de Ciencias de la UNED. Montejano-Nares, primera autora del artículo, está a punto de defender su tesis doctoral en la UNED, dirigida por Asedegbega-Nieto e Ivars-Barceló.
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