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El futuro de la electrólisis del CO2: ¿cómo convertir los gases residuales en productos químicos útiles?
Ante el desafío del cambio climático global, la comunidad científica está buscando diversas tecnologías innovadoras para reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) liberadas por las actividades industriales. La reducción electrolítica de dióxido de carbono (CO2RR) es una tecnología emergente que tiene como objetivo utilizar electricidad para convertir el CO2 en una variedad de productos químicos útiles, un proceso que podría convertirse en un componente importante de la captura y utilización de carbono (CCU).
Según las últimas investigaciones, el CO2RR no sólo puede producir compuestos como ácido fórmico (HCOO-), monóxido de carbono (CO), metano (CH4), etileno (C2H4) y etanol (C2H5OH), sino que también proporciona a las empresas un camino casi neutro en carbono y coincidente. El desarrollo de esta tecnología ha atraído la atención de muchas empresas, incluidas Siemens, Dioxide Materials, Twelve y GIGKarasek, y entró en la etapa piloto en 2021.
“Los principales desafíos son el coste relativamente alto de la electricidad y el hecho de que el CO2 a menudo se mezcla con oxígeno, que necesita ser purificado antes de su reducción”.
La historia de la reducción electrolítica del dióxido de carbono se remonta al siglo XIX, cuando se utilizaron cátodos de zinc para reducir el CO2 a monóxido de carbono. Sin embargo, la investigación se aceleró en la década de 1980 con el impacto del embargo de petróleo en la década de 1970. Se están desarrollando varios sistemas avanzados de electrolizadores capaces de capturar CO2 directamente del aire o utilizar bases fuertes y absorbentes a base de aminas para extraer CO2 y realizar un proceso de reducción con un consumo de energía relativamente bajo.
En este proceso, la elección del catalizador es crucial. Diferentes catalizadores metálicos tienen diferentes selectividades para producir diferentes productos. Por ejemplo, los catalizadores de cobre pueden producir una variedad de productos reducidos como metano, etileno o etanol, mientras que otros, como el estaño o el bismuto, prefieren producir ácido fórmico. En la industria, algunos productos químicos, como la urea y el metanol, ya se producen utilizando dióxido de carbono como materia prima.
Potencial para extraer sustancias químicas del CO2"La composición del catalizador es crucial para el rendimiento del electrolito, y el electrodo de difusión de gas se considera la clave para mejorar la productividad".
Durante la fotosíntesis, las plantas pueden convertir el dióxido de carbono en azúcares, que proporcionan materia prima para muchas vías biosintéticas. Sin embargo, todavía existen algunos desafíos para su adopción industrial. Hoy en día, muchas tecnologías basadas en la reducción electrolítica aún no se han comercializado, especialmente las celdas electrolíticas que operan a temperatura ambiente, que aún requieren más avances tecnológicos. En cambio, los electrolizadores de óxido sólido (SOEC) pueden convertir eficientemente CO2 en CO a temperaturas elevadas y están disponibles comercialmente.
El atractivo de la tecnología de reducción por electrólisis radica en su capacidad de combinarse con energía renovable para reducir las emisiones de carbono y ayudar a lograr un desarrollo sostenible. Algunas tecnologías pueden funcionar en condiciones ambientales, lo que significa que la expansión y el ajuste son más fáciles que con las plantas químicas tradicionales. Actualmente, el objetivo final de la reducción electrolítica del dióxido de carbono es convertirlo en productos químicos de mayor valor, como el etileno y sus derivados."Producir el catalizador adecuado y controlar las condiciones de reacción serán clave para avanzar en la aplicación de la tecnología de reducción electrolítica de CO2".
Aunque todavía existen ciertos desafíos técnicos en la reducción electrolítica del dióxido de carbono, no se puede ignorar su potencial para el desarrollo futuro. A medida que se intensifica el enfoque en las energías renovables y los objetivos de neutralidad de carbono, es probable que más empresas comiencen a explorar el potencial de esta tecnología y se espera que se produzcan industrialmente más productos utilizando esta tecnología en el futuro cercano.
En esta tendencia, ¿cómo debemos participar activamente y promover la reducción electrolítica del dióxido de carbono para que se convierta en la tecnología central para la producción de productos químicos sostenibles en el futuro?
