Científicos de Singapur lograron transformar uno de los gases más abundantes del planeta y que es considerado como uno de los principales contaminantes de la atmósfera, el dióxido de carbono (CO2), en un tipo de alcohol que puede ser usado en procesos industriales y como combustible limpio, el metanol (CH3OH).
El experimento tuvo éxito en los laboratorios del Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología (IBN) de Singapur, y fue difundido en la más reciente edición de la revista especializada en química Angewandte Chemie, donde se subraya que el procedimiento para convertir las moléculas no es tóxico y requiere bajas cantidades de energía. El informe fue calificado por los revisores como “muy importante”.
La clave en este logro científico consistió en el uso de órgano-catalizadores, es decir moléculas diminutas que al entrar en contacto con el dióxido de carbono desencadenan muchas reacciones y luego se retiran sin haber sido alteradas.
En el pasado, en estas reacciones se usaban metales de transición, que eran muy tóxicos. Ahora, los científicos de Singapur usaron por primera vez órgano-catalizadores llamados carbenos N-heterocíclicos (NHC, en inglés).
Cuando respiramos, los seres humanos y el resto de los miembros del reino animal liberamos CO2. Esto no implicaría un problema ambiental de no ser porque también liberan millones de toneladas de ese gas los automóviles y las fábricas, después de sus procesos de combustión.
La acumulación de dióxido de carbono en las capas altas de la atmósfera es una de las responsables del calentamiento del planeta por el llamado efecto invernadero.
Por lo anterior se asume que el impacto económico del experimento de Singapur puede ser gigantesco: no sólo ayudaría a disminuir la liberación del gas contamínate, serviría para producir un combustible de alta demanda.
“Empleando metanol, los autos eliminarían casi por completo las emisiones de partículas en suspensión y compuestos tóxicos tales como: óxidos de nitrógeno (NOx), ozono (O3), hidrocarburos no quemados, monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y dióxido de azufre (SO2) principalmente”, explicó en México Tessy López Goerne, una de las mayores autoridades a nivel mundial en el área de catálisis y nanotecnología.
La investigadora de la Universidad Autónoma Metropolitana explicó que este tipo de procesos en los que se pueden manipular moléculas átomo por átomo son posibles gracias al avance de la nanotecnología, en la cual los científicos pueden laborar en dimensiones de nanómetros, es decir un milímetro dividido un millón de veces.
“Una de las áreas donde encuentran mayor aplicación los nanomateriales es en la catálisis. Recientemente, la química de carbenos N-heterocíclicos, como la que se utilizó en la investigación de Singapur, ha atraído una gran atención, debido a que este tipo de carbenos han mostrado ser ligandos muy eficientes en diferentes procesos catalizados por metales de transición.
“Estos catalizadores presentan mayor actividad catalítica, resistencia térmica y resistencia a la oxidación, que la de sus análogos conteniendo ligandos de tipo fosfina”, indicó la especialista mexicana.
En términos muy simples, este proceso de remodelación de moléculas consistió en “secuestrar” uno de los dos átomos de cxígeno presentes en el CO2 y sustituirlo por cuatro átomos de hidrógeno.
Si existiera un microscopio lo suficientemente poderoso como para mirar a los átomos en cámara lenta, se vería que cada átomo de carbono tiene cuatro ganchos o enlaces para asociarse con otros átomos. También se vería que cada átomo de oxígeno tiene dos ganchos o enlaces, por eso cuando se juntan un carbono –con sus cuatro ganchos— y dos oxígenos –con sus dos ganchos— se forma armónicamente una molécula de CO2.
El mismo microscopio permitiría ver que los científicos de Singapur colocaron tres átomos de hidrógeno en tres de los ganchos del carbono, mientras que el gancho restante se enlaza con uno de los dos ganchos del oxígeno, y el gancho que queda libre del oxígeno se asocia con un cuarto átomo de hidrógeno, para quedar en CH3OH.
Yugen Zhang, líder del proyecto en el IBN, explicó que la clave fue facilitar la acción de los átomos adicionales de hidrógeno:
“Esta reducción del dióxido de carbono puede ser eficientemente catalizada por los NHC incluso a temperatura ambiente. El logro más evidente es esta manera fácil de obtener metanol, pero investigaciones previas nos indican que los NHC pueden ser usados como poderosos antioxidantes en enfermedades degenerativas y como catalizadores para transformar azúcares en fuentes de energía”, concluyó Zhang.
Detalles
Una combinación de hidrógeno y sílica, llamada hidrosilano, se agrega al dióxido de carbono activado por el NHC, que es transformado en metanol mediante hidrólisis.
“El hidrosilano provee hidrógeno, que se fija con el dióxido de carbono en una reacción de reducción”, explicó Yugen Zhang, líder del equipo e investigador principal.
“Esta reducción del CO2 es eficientemente catalizada por los NHC incluso a temperatura ambiente. El metanol puede obtenerse fácilmente del producto de la reacción del CO2”, agregó.
fuente: http://impreso.milenio.com/node/8565406
