Fuente de foto: MaxPixel. (CC0)
Los químicos han diseñado una molécula que usa luz o electricidad para convertir el dióxido de carbono en monóxido de carbono, una fuente de combustible neutra en carbono, de manera más eficiente que cualquier otro método de "reducción de carbono".
"Si puede crear una molécula lo suficientemente eficiente para esta reacción, producirá energía que es gratuita y almacenable en forma de combustibles", dice el líder del estudio Liang-shi Li, profesor asociado en el departamento de química de la Universidad de Indiana en Bloomington. "Este estudio es un gran salto en esa dirección".
La quema de combustible, como el monóxido de carbono, produce dióxido de carbono y libera energía. Convertir el dióxido de carbono en combustible requiere al menos la misma cantidad de energía. Un objetivo importante entre los científicos ha sido la disminución del exceso de energía necesaria.
Esto es exactamente lo que logra la molécula de Li: requiere la menor cantidad de energía reportada hasta ahora para impulsar la formación de monóxido de carbono. La molécula, un complejo de nanographene-renio conectado a través de un compuesto orgánico conocido como bipiridina, desencadena una reacción altamente eficiente que convierte el dióxido de carbono en monóxido de carbono.
La capacidad de crear monóxido de carbono de manera eficiente y exclusiva es significativa debido a la versatilidad de la molécula.
"El monóxido de carbono es una materia prima importante en muchos procesos industriales", dice Li. "También es una forma de almacenar energía como un combustible neutro en carbono ya que no estás volviendo a poner más carbono en la atmósfera de lo que ya eliminaste". Simplemente estás volviendo a liberar la energía solar que usaste para hacerlo ".
El secreto de la eficacia de la molécula es el nanographene, una pieza de grafito a escala nanométrica, una forma común de carbono (es decir, el "plomo" negro en los lápices), ya que el color oscuro del material absorbe una gran cantidad de luz solar.
Li dice que los complejos de bipiridina-metal se han estudiado durante mucho tiempo para reducir el dióxido de carbono a monóxido de carbono con la luz solar. Pero estas moléculas solo pueden usar una pequeña franja de la luz solar, principalmente en el rango ultravioleta, que es invisible a simple vista. Por el contrario, la molécula aprovecha el poder absorbente de la luz del nanographene para crear una reacción que utiliza la luz solar en la longitud de onda hasta nanómetros 600, una gran parte del espectro de luz visible.
Esencialmente, dice Li, la molécula actúa como un sistema de dos partes: un "colector de energía" de nanografeno que absorbe energía de la luz solar y un "motor" de renio atómico que produce monóxido de carbono. El colector de energía impulsa un flujo de electrones hacia el átomo de renio, que se une repetidamente y convierte el dióxido de carbono normalmente estable en monóxido de carbono.
La idea de vincular el nanographene con el metal surgió de los esfuerzos anteriores de Li para crear una célula solar más eficiente con el material basado en el carbono. "Nos preguntamos: ¿podríamos cortar el hombre medio -las células solares- y usar la calidad de absorción de luz del nanografeno solo para impulsar la reacción?", Dice.
A continuación, Li planea hacer que la molécula sea más poderosa, incluyendo hacer que dure más tiempo y sobrevivir en una forma no líquida, ya que los catalizadores sólidos son más fáciles de usar en el mundo real. También está trabajando para reemplazar el átomo de renio en la molécula, un elemento raro, con manganeso, un metal más común y menos costoso.
La Oficina del Vicerrector de Investigación de la Universidad de Indiana y la Fundación Nacional de Ciencia apoyaron la investigación, que aparece en el Revista de la Sociedad Americana de Química.
Fuente: La Universidad de Indiana
Libros relacionados
at InnerSelf Market y Amazon
