GRAFCO2: Nuevos materiales grafénicos para la síntesis de metanol a partir de CO2 e H2

Ana Belén Dongil_ODS

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Ana Belén Dongil es licenciada en Ingeniería química por la Universidad Complutense. Desarrolló su tesis doctoral en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC), recibiendo el premio extraordinario de doctorado por su trabajo dedicado al estudio de reacciones de hidrogenación quimio- y enantioselectivas, empleando catalizadores homogéneos soportados en materiales de carbono. En el periodo 2011-2012 estuvo contratada como postdoctoral en el Eidgenössische Technische Hochschule (ETH, Zürich) donde continuó el estudio de catalizadores enantioselectivos. Posteriormente, obtuvo un proyecto Fondecyt del Ministerio de Educación de Chile, del que fue investigador responsable. Durante este periodo, su investigación se centró en el desarrollo de catalizadores bifuncionales basados en nanoestructuras de carbono, para reacciones de interés en química fina. Asimismo, estableció durante este periodo colaboraciones en diversos campos de la catálisis centrados en el desarrollo de catalizadores para el aprovechamiento de la biomasa. Desde el 1 de febrero de 2019 es investigadora ComFuturo en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, donde desarrolla su proyecto “Nuevos materiales grafénicos para la síntesis de metanol a partir de CO2 e H2”.

 

Resumen del Proyecto

Con el objetivo de disminuir las emisiones a la atmósfera de gases de efecto invernadero generados por la actividad humana, se han señalado diversas rutas. Además de aumentar el porcentaje de uso de energías renovables, la Unión Europea, en su Energy Roadmap 2050, establece que la captura y almacenamiento de CO2 (Carbon Capture and Storage, CCS) deberá tener un papel fundamental en la generación total de energía a partir de combustibles fósiles. Si, además, somos capaces de aprovechar el CO2 (Carbon Capture and Use, CCU) y convertirlo en productos de utilidad comercial, haremos  el proceso viable y más sostenible.

Una alternativa es hidrogenar el CO2 para sintetizar metanol, que, gracias a sus propiedades físico-químicas, es un excelente vector energético. Esto significa que puede almacenar energía procedente, por ejemplo, del exceso de picos de producción de instalaciones solares o eólicas, y transportarla de manera segura hasta el punto de uso, evitando la necesidad de nuevas infraestructuras de transporte y almacenaje. Además, el metanol se puede emplear como combustible de transporte, pero su mayor aportación para disminuir las emisiones de CO2 es convertirlo en otras moléculas con mayor tiempo de vida, como el etileno, que se emplea en la producción de plásticos.

El reto científico de la síntesis de metanol por esta ruta, es que el CO2 es una molécula difícil de activar y convertir en otros productos, lo que requiere un elevado consumo de energía. Para disminuir este consumo es necesario encontrar catalizadores que faciliten el proceso en condiciones viables industrialmente. Estos catalizadores deben además ser altamente selectivos al producto que nos interesa, estables y en la medida de lo posible, compatibles con las instalaciones actuales.

Por ello, el proyecto plantea el uso de carburos de metales de transición soportados sobre materiales grafénicos. Estos materiales se caracterizan por su bajo coste y alta área superficial, lo que implica que tienen potencial para dispersar la fase activa en partículas muy pequeñas. Además, se espera que modificaciones en la estructura del grafeno faciliten la activación del CO2 y su conversión en metanol.

Aplicación:  El proyecto tiene una aplicación directa fundamentalmente en refinerías, plantas de producción de electricidad y otras industrias como las de producción de acero, que, en un futuro, tendrán que recuperar las emisiones de CO2 que generen. La posibilidad de emplear este CO2 como fuente económica, segura y renovable de carbón para obtener productos de alto valor añadido, es una manera de hacer viable el proceso. Además, el metanol, como vector energético, podrá jugar un papel fundamental en el futuro energético, donde veremos sistemas de generación de energía más descentralizados y de diversas fuentes.

 Foto Dongil AB

Producción científica derivada del Proyecto ComFuturo GRAFCO2

 

Artículos científicos  

  • D.H Carrales-Alvarado; A.B. Dongil; J.M. Fernández-Morales; M. Fernández-García; A. Guerrero-Ruiz; I. Rodríguez-Ramos (2020). Selective hydrogen production from formic acid decomposition over Mo carbides supported on carbon material. CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY. DOI:10.1039/D0CY01088J

 

  • A.B. Dongil; Q. Zhang; L.Pastor; T.R.Reina; A.Guerrero-Ruiz; I.Rodríguez-Ramos,(2020). Effect of Cu and Cs in the b-Mo2C system for CO2 hydrogenation to Methanol. CATALYSTS. DOI:10.3390/catal10101213

 

  • A.B. Dongil (2019). Recent Progress on Transition Metal Nitrides Nanoparticles as Heterogeneous Catalysts. NANOMATERIALS. DOI: 10.3390/nano9081111