Un estudi liderat per Avelino Corma i Patricia Concepción a l’Institut de Tecnologia Química (CSIC-UPV) obté un nou catalitzador que opera a baixa temperatura i és més durador
L’hidrogen, l’element més abundant, és una peça clau en la transició energètica cap a una energia més neta i sostenible. Una manera de transportar-ho és convertir-ho en altres elements com a gas natural mitjançant l’ús de catalitzadors. Així, un grup d’investigació liderat des de l’Institut de Tecnologia Química (ITQ), centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Politècnica de València (UPV), ha desenvolupat un nou catalitzador que treballa a baixa temperatura, amb alta eficiència i estable, per a transformar hidrogen en metà, un dels components del gas natural. Els resultats, publicats en Nature Materials i patentats, estan en procés de comercialització.
L’hidrogen molecular o dihidrogen (H2), molècula formada per dos àtoms d’hidrogen, es planteja com una de les fonts d’energia del futur, un vector energètic versàtil i no contaminant, amb una petjada del contaminant diòxid de carboni (CO₂) nul·la. Una alternativa als processos convencionals d’obtenció d’ H2 és la electrolisis d’aigua usant energies renovables, l’anomenat hidrogen ‘verd’. No obstant això, el seu transport és problemàtic atés que és un gas molt lleuger (s’usava per a omplir globus i zepelines fins al seu abandó per la seua inflamabilitat) i ha de comprimir-se o liquar-se, ademés de requerir gasoductes especials.
La solució per al transport d’hidrogen a llarga distància és convertir-lo en compostos químics com a metanol, amoníac i metà. Cadascun té els seus avantatges i inconvenients, però usar metà com a vector energètic permet convertir el 50% de la seua massa en hidrogen, enfront del 17-18% del metanol i l’amoníac. A més, existeix ja una àmplia xarxa de gasoductes de gas natural que afavoreix la seua distribució i una tecnologia basada en unitats de reformat per a obtindre hidrogen a partir del gas natural.
“Podem dir que una alternativa interessant per a l’emmagatzematge de l’excedent d’energies renovables és la seua transformació en gas natural usant l’H2 de les energies renovables i el CO₂ capturat”, resumeix Avelino Corma, professor d’investigació ad honorem del CSIC i investigador distingit de la UPV a l’ITQ. Al costat de Patricia Concepción, científica del CSIC al centre d’investigació d’excel·lència valencià, lidera un treball on han desenvolupat un nou catalitzador per a convertir l’hidrogen molecular en gas natural, facilitant així el seu transport i ús.
Cap a la comercialització del nou catalitzador
La clau està en la temperatura. “Actualment, per a l’obtenció de gas natural a partir de CO₂ e H2 s’usen catalitzadors que operen a temperatures elevades de 300 a 450 graus centígrads”, explica Patricia Concepción. “Treballar a altes temperatures té una sèrie de desavantatges, tant a nivell d’estabilitat del catalitzador, elevat consum energètic i la pèrdua de selectivitat per la formació de monòxid de carboni com a producte secundari que està afavorit amb la temperatura”, descriu la investigadora del CSIC.
En aquest treball descriuen un nou catalitzador sòlid sintetitzat mitjançant un mètode conegut com a ‘síntesi hidrotermal’. “Hem desenvolupat un catalitzador que treballa a baixes temperatura, a uns 180 graus centígrads, amb alta eficiència i que és estable amb el temps. Això és molt favorable des del punt de vista d’energia i eficiència”, assegura Avelino Corma.
Els resultats es van publicar en 2023 en la prestigiosa revista Nature Materials, i s’han protegit mitjançant dues patents. Després de la seua publicació, una companyia internacional s’ha interessat en aquest nou catalitzador i ha tancat un acord de llicència i investigació conjunt amb l’ITQ (CSIC-UPV), entrant en la fase de comercialització de totes dues patents mitjançant la seua llicència.
Referència:
Tébar-Soler, C., Martin-Diaconescu, V., Simonelli, L. (…), P. Concepción, A. Corma, et al. Low-oxidation-state Ru sites stabilized in carbon-doped RuO2 with low-temperature CO2 activation to yield methane. Nat. Mater. 22, 762–768 (2023). https://doi.org/10.1038/s41563-023-01540-1
