En busca de productos químicos más eficientes

Un grupo de investigación del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha desarrollado dos nuevos catalizadores, sustancias que aceleran una reacción química, capaces de obtener productos químicos y gas combustible a partir del dióxido de carbono, el principal gas de efecto invernadero. Y lo hacen mediante inducción magnética, una tecnología eficiente y sostenible, gracias a las propiedades de estos catalizadores. Los avances han sido publicados en la revista ACS Catalysis.

Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química sin consumirse. Los nuevos catalizadores desarrollados por el ITQ están compuestos por nanopartículas de cobalto encapsuladas en carbono. En el momento en que se aplica un campo magnético, estos materiales actúan simultáneamente como catalizadores y como agentes calefactores, en este caso mediante inducción magnética.

El calentamiento por inducción magnética, el principio que utilizan las cocinas de inducción, es una tecnología más eficiente y sostenible respecto a las formas de calentamiento convencionales, como los hornos de gas o los que utilizan resistencia eléctrica. La investigación liderada por el ITQ ha demostrado que utilizar el calentamiento por inducción magnética con estos nuevos catalizadores permite operar a temperaturas locales más bajas, pero con temperaturas superficiales elevadas y controladas.

Eficiencia energética sin precedentes

Los catalizadores se han probado en una reacción química bien conocida (Reverse Water Gas Shift), una reacción clave para transformar el dióxido de carbono en productos útiles, en este caso monóxido de carbono y vapor de agua. El dióxido de carbono es un gas que forma parte de la atmósfera. Se produce al respirar, al quemar combustibles fósiles y en procesos industriales. Su exceso en la atmósfera atrapa el calor del Sol, un fenómeno se conoce como efecto invernadero que provoca el calentamiento global.

El sistema de calentamiento por inducción magnética ha demostrado una eficiencia energética sin precedentes en la producción de monóxido de carbono con uno de los catalizadores. Además, han conseguido que el catalizador funcione más de 200 horas sin pérdida significativa de actividad ni necesidad de reactivación, lo que garantiza un funcionamiento continuo y sostenible del proceso. Y han obtenido una conversión de dióxido de carbono superior al 70%.

Procesos industriales sostenibles

Los resultados de esta investigación tienen aplicaciones claras en el ámbito de la captura y utilización de carbono y, principalmente, en la producción, más limpia y económica, de gas de síntesis a partir de dióxido de carbono. El gas de síntesis es un intermedio químico que se obtiene a partir de sustancias con carbono sometidas a un proceso químico a altas temperaturas. “El gas de síntesis es esencial para la fabricación tanto de combustibles como de productos químicos, por lo que los avances logrados podrían integrarse en procesos industriales sostenibles, electrificados y con menor huella de carbono, alineados con la transición energética”, explica Pascual Oña, científico titular del CSIC en el ITQ (UPV-CSIC) y autor de la investigación.

La investigación desarrollada está enmarcada dentro del proyecto europeo LAURELIN, que tiene como objetivo desarrollar tecnologías avanzadas para convertir dióxido de carbono en metanol renovable mediante diferentes tecnologías emergentes como inducción magnética, plasma y/o microondas. Además del ITQ, participan el Instituto de Investigaciones Químicas (CSIC-Universidad de Sevilla); el University College of London y el Research Complex at Harwell (Reino Unido); y el Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets (LPCNO), que agrupa al CNRS, INSA y la Université de Toulouse (Francia).

Referencia:

Adrián García-Zaragoza, José Luis del Río-Rodríguez, Christian Cerezo-Navarrete, Silvia Gutiérrez-Tarriño, M. Asunción Molina, Lucy Costley-Wood, Jaime Mazarío, Bruno Chaudret, Luis M. Martínez-Prieto, Andrew M. Beale, Pascual Oña-Burgos. Pd-Enhanced Carbon-Encapsulated Co Nanoparticles for Efficient Reverse Water–Gas Shift under Magnetic Induction Heating. ACS Catal. 2025, 15, 11, 9489–9502. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.5c01232