Des de la firma del protocol de Kyoto en 1997, els països més desenvolupats treballen en diferents accions per tal d'aconseguir una reducció efectiva de l’emissió de gasos d’efecte hivernacle. El govern espanyol va aprovar en novembre de 2020 un full de ruta per a descarbonitzar l’economia espanyola i arribar, en 2050, a ser neutrals en carboni, és a dir, obtenir un balanç zero d’emissions, d’acord amb els compromisos adquirits durant la Cimera del Clima de 2015, i amb la firma de l’Acord de París. Per a aconseguir aquest objectiu és fonamental reduir el consum de combustibles fòssils per a generar energia i com a matèria primera per a produir materials i productes químics.
La revista Nature Communications ha publicat aquesta setmana un article liderat per l'investigador del programa CIDEGENT Víctor Sans Sangorrín, membre de l’Institut Universitari de Materials Avançats de la Universitat Jaume I, Andreas Weilhard i Stephen P. Argent de la Universitat de Nottingham, en el qual expliquen una metodologia que permet l'eficient captura i transformació de CO2 en forma d’àcid fòrmic, que té valor com a producte químic bàsic i que representa un mètode químic amb potencial per a usar-lo com a vector d’emmagatzemament d’hidrogen, generat a partir d’energies renovables, amb alta densitat d’energia i de forma segura pel fet de ser un líquid no inflamable. El procés, a més, és fàcilment reversible, el que possibilita la recuperació de l’hidrogen.
La síntesi de l’àcid fòrmic a escala industrial requereix l’ús de matèries primeres derivades de fonts fòssils no renovables. L'ús de CO2 com a font de carboni és molt interessant, però també complex, ja que presenta característiques termodinàmiques i cinètiques desfavorables. L’equip de l’INAM i Nottingham ha demostrat que els líquids iònics bàsics poden esmorteir eficaçment la reacció química, «perquè desplacen l’equilibri termodinàmic cap al producte i eviten la formació de productes poc reactius a causa d'un efecte tampó, mentre estabilitzen les espècies catalíticament actives a baixa pressió parcial de H2 i CO2».
«La combinació de líquids iònics bàsics multifuncionals i el disseny del catalitzador permet la síntesi d’àcid fòrmic amb una eficiència catalítica molt alta», comenta Víctor Sans de la Jaume I. I és que el disseny dels catalitzadors juga un paper clau en el desenvolupament de sistemes catalítics eficients. Per això, el sistema catalític presentat per la hidrogenació de CO2 en condicions d’esmorteïment està dissenyat per a treballar en valors de temperatura i pressió moderats.
«Això -comenta Sans- permet optimitzar el rendiment del catalitzador al controlar les limitacions termodinàmiques imposades per la reacció, equilibrar el rendiment cinètic i termodinàmic i aconseguir una alta eficiència catalítica». A més, la robustesa del catalitzador permetrà desenvolupar sistemes multicatalítics per a generar altres productes d’interès com el metanol, el formaldehid o l'etilè. «Els resultats obtinguts representen un salt important cap a sistemes sostenibles per a transformar el CO2 en productes químics i combustibles», conclou l’investigador de l’INAM.
Efficient carbon dioxide hydrogenation to formic acid with buffering ionic liquids. Andreas Weilhard (Facultat d’Enginyeria de la Universitat de Nottingham); Stephen P. Argent (Escola de Química de la Universitat de Nottingham) i Victor Sans (Institut Universitari de Materials Avançats (INAM) de la Universitat Jaume I i Facultat d’Enginyeria de la Universitat de Nottingham).