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Cerdanyola del Vallès, 18 de mayo 2023 La economía lineal ha demostrado ser insostenible a largo plazo debido a su ineficaz uso de los recursos naturales, que conduce a una gran cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero ya la generación de residuos. Un modelo alternativo, la llamada economía circular, se basa en un ciclo de producción eficiente que se centra en la minimización de residuos y un mejor reciclaje y parece ser clave para encontrar soluciones a la crisis climática. Un proceso que puede ser esencial en este reto es el secuestro y uso del dióxido de carbono (CO2), es decir, transformar el dióxido de carbono atmosférico o producido en portadores de energía o moléculas de plataforma de la industria química.
Una colaboración internacional entre el Instituto de Tecnología Química - centro de investigación conjunto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad Politécnica de Valencia (ITQ-CSIC-UPV), el sincrotrón SOLEIL, la Universidad de Cádiz y el Sincrotrón ALBA ha permitido sintetizar un nuevo catalizador capaz de hidrogenar el dióxido de carbono a metano con mejoras significativas en comparación con sus análogos existentes. Su principal ventaja es que tiene una actividad muy superior y, por tanto, la temperatura de reacción se puede bajar de los 270-400ºC habituales a sólo 180ºC, con una excelente estabilidad a largo plazo. Además, este catalizador es capaz de funcionar en condiciones de suministro de energía intermitente, lo que se combina muy bien con sistemas de producción de electricidad basados en energías renovables. Además, su proceso de síntesis es ecológico, lo que le convierte en una opción aún mejor en términos medioambientales.
Este nuevo catalizador puede utilizarse para la producción de metano (gas de síntesis natural), considerado un prometedor portador de energía para el almacenamiento de hidrógeno.
El nuevo catalizador sólido fue diseñado y sintetizado en el ITQ (CSIC-UPV) mediante un procedimiento de síntesis hidrotermal suave y verde, que dio como resultado un material que contiene átomos de carbono intersticiales dopados en la red cristalina de óxido de rutenio (Ru), permitiendo la estabilización de los cationes de Ru en un estado de oxidación más bajo con la formación de una fase de oxicarbonato de rutenio todavía no reportada.
Se ha logrado una imagen completa de su estructura y de los orígenes de su actividad catalítica combinando diversas técnicas de sincrotrón en diferentes líneas de luz del ALBA, combinadas también con estudios avanzados de imagen a nanoescala realizados en la Universidad de Cádiz. El uso combinado de estas herramientas de caracterización ha permitido el acceso a la información fundamental del catalizador, como su estructura electrónica y geométrica. En particular, el equipo de investigación utilizó las técnicas de sincrotrón: APXPS (espectroscopia de fotoelectrones de rayos X a presión ambiental) en la línea de luz CIRCE-NAPP, XAS (espectroscopia de absorción de rayos X) en CLAESS y XRD (difracción de rayos X) en la línea de luz MSPD. La caracterización con espectroscopia de infrarrojos lejanos (IR) también se realizó en el sincrotrón SOLEIL, en Francia.
Resumen de las técnicas de sincrotrón utilizadas de forma sinérgica para entender la estructura y las propiedades del catalizador investigado.
Análisis HREM y STEM-EELS hechas en la Universidad de Cádiz.
Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología. El Sincrotrón ALBA forma parte de la red de Unidades de Cultura Científica y de la Innovación (UCC+i) de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) y ha recibido apoyo a través del proyecto FCT-21-17088.
