Los científicos han desarrollado una tecnología láser que podría abrir caminos para tecnologías de energía y combustibles limpios en el futuro.
Necesitamos urgentemente alternativas sostenibles y respetuosas con el medio ambiente para sustituir los combustibles fósiles, el petróleo y el gas natural. El dióxido de carbono (CO2) es un residuo abundante generado por todas las actividades y fuentes que dependen de los combustibles fósiles. Aproximadamente 35 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono se liberan anualmente a la atmósfera de nuestro planeta como residuo de centrales eléctricas, vehículos e instalaciones industriales en todo el mundo. Para mitigar los efectos del CO2 en el clima global, este CO2 residual podría convertirse en energía útil , como el monóxido de carbono y otras fuentes energéticas abundantes. Por ejemplo, al reaccionar con agua, el CO2 produce hidrógeno, un gas rico en energía; al reaccionar con hidrógeno, se producen sustancias químicas útiles como hidrocarburos o alcohol. Estos productos podrían utilizarse para diversos fines, incluso a escala industrial global.
Los electrocatalizadores son catalizadores que participan en reacciones electroquímicas, cuando se produce una reacción química pero también interviene la energía eléctrica. Por ejemplo, el catalizador correcto puede ayudar a hacer reaccionar hidrógeno y oxígeno para producir agua de manera controlada; de lo contrario, será solo una mezcla aleatoria de dos gases. O incluso para producir electricidad quemando hidrógeno y oxígeno. Los electrocatalizadores modifican o aumentan la velocidad de las reacciones químicas sin que ellos mismos se consuman en la reacción. En el contexto del CO2, los electrocatalizadores se consideran relevantes y prometedores en términos de lograr un 'cambio escalonado' de eficiencia en la reducción de CO2 como se desea.
Desafortunadamente, el mecanismo exacto de cómo funcionan estos electrocatalizadores no se comprende completamente y sigue siendo un desafío importante diferenciar entre capas de moléculas intermedias de vida corta con el "ruido" de moléculas inactivas en la solución. Esta comprensión limitada del mecanismo plantea dificultades en cualquier posible alteración en el diseño de electrocatalizadores.
Científicos de la Universidad de Liverpool (Reino Unido) han demostrado una técnica de espectroscopia láser para la reducción electroquímica in situ del dióxido de carbono en su estudio publicado en Nature Catalysis . Utilizaron por primera vez la espectroscopia de Generación de Frecuencia Suma Vibracional (VSFG) junto con experimentos electroquímicos para explorar un catalizador (Mn(bpy)(CO)3Br) que se considera un prometedor electrocatalizador para la reducción de CO2. Se observó por primera vez el comportamiento de intermediarios cruciales presentes en el ciclo catalítico de una reacción durante un intervalo muy corto. La tecnología VSFG permite seguir el comportamiento y el movimiento incluso de especies de vida extremadamente corta en un ciclo catalítico y, por lo tanto, nos ayuda a comprender cómo operan los electrocatalizadores. Así, se comprende el comportamiento exacto de cómo operan los electrocatalizadores en una reacción química.
Este estudio aporta información sobre algunas de las complejas vías químicas y puede permitirnos crear nuevos diseños de electrocatalizadores. Los investigadores ya están estudiando cómo mejorar la sensibilidad de esta técnica y desarrollando un nuevo sistema de detección para una mejor relación señal-ruido. Este enfoque podría abrir nuevas vías para obtener combustibles limpios eficientes y potenciar el potencial de la energía limpia . Dicho proceso deberá, en última instancia, escalarse industrialmente para lograr una mayor eficiencia a nivel comercial. El manejo de grandes volúmenes de CO₂ producidos por centrales eléctricas que queman combustibles fósiles requerirá avances industriales.
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Fuentes)
Neri G et al. 2018. Detección de intermedios catalíticos en la superficie de un electrodo durante la reducción de dióxido de carbono mediante un catalizador abundante en la Tierra. Nature Catalysis . https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
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 is an abundant waste product produced by all activities and sources which rely on fossil fuels.){kind=link}