MADRID, 4 Dic. (EUROPA PRESS) -
Ingenieros químicos del MIT han diseñado un nuevo catalizador que puede convertir el metano en polímeros útiles, lo que podría ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Aunque es menos abundante que el dióxido de carbono, el gas metano contribuye desproporcionadamente al calentamiento global porque atrapa más calor en la atmósfera que el dióxido de carbono, debido a su estructura molecular.
El nuevo catalizador, presentado en Nature Catalysis, funciona a temperatura ambiente y presión atmosférica, lo que podría hacer que sea más fácil y económico de implementar en sitios de producción de metano, como plantas de energía y establos de ganado.
El metano es producido por bacterias conocidas como metanógenos, que suelen estar muy concentradas en vertederos, pantanos y otros lugares de biomasa en descomposición. La agricultura es una fuente importante de metano, y el gas metano también se genera como subproducto del transporte, almacenamiento y quema de gas natural. En general, se cree que es responsable de alrededor del 15% del aumento de la temperatura global.
A nivel molecular, el metano está formado por un solo átomo de carbono unido a cuatro átomos de hidrógeno. En teoría, esta molécula debería ser un buen componente básico para fabricar productos útiles como polímeros. Sin embargo, la conversión del metano en otros compuestos ha resultado difícil porque conseguir que reaccione con otras moléculas suele requerir altas temperaturas y altas presiones.
Para lograr la conversión del metano sin ese aporte de energía, el equipo del MIT diseñó un catalizador híbrido con dos componentes: una zeolita y una enzima natural. Las zeolitas son minerales arcillosos abundantes y económicos, y trabajos anteriores han demostrado que pueden utilizarse para catalizar la conversión del metano en dióxido de carbono.
En este estudio, los investigadores utilizaron una zeolita llamada silicato de aluminio modificado con hierro, combinada con una enzima llamada alcohol oxidasa. Las bacterias, los hongos y las plantas utilizan esta enzima para oxidar los alcoholes.
Este catalizador híbrido realiza una reacción de dos pasos en la que la zeolita convierte el metano en metanol y luego la enzima convierte el metanol en formaldehído. Esa reacción también genera peróxido de hidrógeno, que se devuelve a la zeolita para proporcionar una fuente de oxígeno para la conversión de metano en metanol.
Esta serie de reacciones puede ocurrir a temperatura ambiente y no requiere alta presión. Las partículas del catalizador están suspendidas en agua, que puede absorber el metano del aire circundante. Para futuras aplicaciones, los investigadores prevén que podría pintarse sobre superficies.
"Otros sistemas funcionan a alta temperatura y alta presión, y utilizan peróxido de hidrógeno, que es un producto químico caro, para impulsar la oxidación del metano. Pero nuestra enzima produce peróxido de hidrógeno a partir del oxígeno, por lo que creo que nuestro sistema podría ser muy rentable y escalable", dice en un comunicado Jimin Kim, investigador postodoctoral y uno de los autores del estudio.
SELLADO EN TUBERÍAS DE GAS NATURAL
Una vez producido el formaldehído, los investigadores demostraron que podían utilizar esa molécula para generar polímeros añadiendo urea, una molécula que contiene nitrógeno y que se encuentra en la orina. Este polímero similar a la resina, conocido como urea-formaldehído, se utiliza ahora en tableros de partículas, textiles y otros productos.
Los investigadores prevén que este catalizador podría incorporarse a las tuberías que se utilizan para transportar gas natural. Dentro de esas tuberías, el catalizador podría generar un polímero que podría actuar como sellador para reparar grietas en las tuberías, que son una fuente común de fugas de metano.
El catalizador también podría aplicarse como una película para recubrir superficies que están expuestas al gas metano, produciendo polímeros que podrían recolectarse para su uso en la fabricación, dicen los investigadores.