Los ingenieros de la Universidad de Cincinnati (UC) están desarrollando nuevas formas de convertir los gases de efecto invernadero en combustible para abordar el cambio climático y llevar a los astronautas a casa desde Marte.
El profesor asistente de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC, Jingjie Wu, y sus estudiantes utilizaron un catalizador de carbono en un reactor para convertir el dióxido de carbono en metano.
Conocida como la "reacción Sabatier" del fallecido químico francés Paul Sabatier, es un proceso que utiliza la Estación Espacial Internacional para eliminar el dióxido de carbono del aire que respiran los astronautas y así poder generar combustible para cohetes para mantener la estación en órbita alta.
Pero Wu quiere ir más allá. La atmósfera marciana está compuesta casi en su totalidad por dióxido de carbono. Los astronautas podrían ahorrar la mitad del combustible que necesitan para un viaje de regreso a casa haciendo lo que necesitan en el planeta rojo una vez que lleguen, dijo Wu.
“Es como una gasolinera en Marte. Se podría bombear fácilmente dióxido de carbono a través de este reactor y producir metano para un cohete”, dijo Wu.
El estudio de la UC se publicó en la revista Nature Communications con colaboradores de la Universidad Rice, la Universidad de Shanghai y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China Oriental.
Wu comenzó su carrera en ingeniería química estudiando celdas de combustible para vehículos eléctricos, pero comenzó a analizar la conversión de dióxido de carbono en su laboratorio de ingeniería química hace unos 10 años.
"Me di cuenta de que los gases de efecto invernadero iban a ser un gran problema en la sociedad", dijo Wu. “Muchos países se dieron cuenta de que el dióxido de carbono es un gran problema para el desarrollo sostenible de nuestra sociedad. Por eso creo que debemos lograr la neutralidad de carbono”.
La Administración Biden se ha fijado el objetivo de lograr una reducción del 50% en los contaminantes de gases de efecto invernadero para 2030 y una economía que dependa de las energías renovables para 2050. "Eso significa que tendremos que reciclar el dióxido de carbono", dijo Wu.
Wu y sus estudiantes, incluido el autor principal y candidato a doctorado de la UC Tianyu Zhang, están experimentando con diferentes catalizadores como los puntos cuánticos de grafeno (capas de carbono de apenas nanómetros de tamaño) que pueden aumentar el rendimiento de metano.
Wu dijo que el proceso promete ayudar a mitigar el cambio climático. Pero también tiene una gran ventaja comercial en la producción de combustible como subproducto.
“El proceso es 100 veces más productivo que hace apenas 10 años. Así que puedes imaginar que el progreso será cada vez más rápido ”, dijo Wu. "En los próximos 10 años, tendremos muchas empresas emergentes para comercializar esta técnica".
Los estudiantes de Wu están usando diferentes catalizadores para producir no solo metano sino etileno. Llamado el producto químico más importante del mundo, el etileno se utiliza en la fabricación de plásticos, caucho, ropa sintética y otros productos.
"En el futuro, desarrollaremos otros catalizadores que puedan producir más productos", dijo Zhang, estudiante de doctorado en ingeniería química.
Al igual que su profesor, Zhang dijo que ve un futuro brillante para la energía verde.
“La energía verde será muy importante. En el futuro, representará un mercado enorme. Así que quería trabajar en eso”, dijo Zhang.
Sintetizar combustible a partir de dióxido de carbono se vuelve aún más comercialmente viable cuando se combina con energía renovable como la solar o la eólica, dijo Wu.
“En este momento tenemos un exceso de energía verde que simplemente tiramos. Podemos almacenar este exceso de energía renovable en productos químicos ”, dijo.
El proceso es escalable para su uso en plantas de energía que pueden generar toneladas de dióxido de carbono. Y es eficiente ya que la conversión puede tener lugar justo donde se produce el exceso de dióxido de carbono.
Wu dijo que los avances en la producción de combustible a partir de dióxido de carbono lo hacen más seguro de que los humanos pondrán un pie en Marte durante su vida.
“En este momento, si quiere regresar de Marte, necesitaría traer el doble de combustible, que es muy pesado”, dijo. “Y en el futuro, necesitará otros combustibles. Entonces podemos producir metanol a partir de dióxido de carbono y usarlo para producir otros materiales posteriores. Entonces tal vez algún día podríamos vivir en Marte".
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