Reacción de Sabatier para minimizar el CO2 en la atmósfera
¿Cómo podemos minimizar la cantidad de CO2 en la atmósfera? Tal vez la producción de combustibles limpios sea la respuesta.
Desde la declaración del Protocolo de Kioto, la mayoría de los países se comprometieron a reducir las emisiones de CO2 a la atmosfera y de esta manera reducir el impacto en el calentamiento global. Por esto, la producción de combustibles sintéticos renovables como alternativa a los combustibles derivados del petróleo es un área que ha llamado la atención de diversos grupos de investigación.
El metano, principal componente del gas natural, se encuentra fácilmente en la naturaleza. Es uno de los principales gases de efecto invernadero, en conjunto con el CO2, además de ser un combustible de gran importancia. La producción de metano sintético ha ganado relevancia debido a que es considerado un combustible limpio al compararlo con otros como el carbón, así como también la alta demanda y altos precios del gas natural [2].
Es por esto que diversas investigaciones han estudiado la reacción de Sabatier la cual genera metano usando dos materias primas que abundan en el mundo, dióxido de carbono (CO2) e hidrógeno (H2). El CO2 no es un contaminante como tal, ya que este es esencial para la vida en el planeta y como gas de efecto invernadero permite mantener una temperatura adecuada en la tierra. Sin embargo, la quema de combustibles fósiles genera mucho CO2 lo que trae como consecuencia una mayor acumulación del calor solar y causando el calentamiento global [3]. El hidrógeno se obtiene principalmente por electrolisis del agua, y este es el elemento más ligero y abundante del universo.
Esta reacción requiere de altas temperaturas para llevarse a cabo, por lo que es necesario usar catalizadores que favorezcan el proceso. Entre los catalizadores más utilizados se encuentran los de níquel y rutenio. Ya que utiliza CO2 como reactivo y produce CH4, esta reacción representa una manera de disminuir la concentración de CO2 en el ambiente y producir CH4 que sirve como combustible.
Esta reacción fue descubierta por el químico francés Paul Sabatier (ganador del Premio Nobel en 1912 [5]) en 1910 al darse cuenta que algunos metales amorfos pueden servir como catalizadores de reacciones de hidrogenación de sustratos orgánicos [6].
Paul Sabatier[5]
Además de reducir la concentración de CO2 en el planeta esta reacción es capaz de convertir desechos espaciales en combustible. Todos los desechos (desde ropa, restos de comida hasta heces) que se generan en misiones espaciales pueden ser alimentados al reactor en donde el CO2 es transformado a través de la reacción de Sabatier en CH4 para ser usado como combustible en las operaciones espaciales [7]. Aparte de producir combustible, esta reacción sirve como fuente de agua para el consumo de la tripulación [8].
A pesar de la importancia de esta reacción aún es necesario desarrollar el proceso a gran escala. Estudio de síntesis de catalizadores se han enfocado en mayor producción de CH4, sin embargo, es vital reducir la temperatura de reacción para que el proceso sea factible [9]. Esto quiere decir que aún queda mucho por recorrer para poder usar esta tecnología de manera eficiente.
Referencias:
1. Carbon dioxide captured from air can be directly converted into methanol fuel
2. Methane production by a combined Sabatier reaction/water electrolysis process
3. The tech race to save Earth from global warming by absorbing carbon from the air
4. ABIOTIC METHANE
5. Paul Sabatier - Biographical
6. Dogma-breaking catalysis
7. TURNING SPACE GARBAGE INTO ROCKET FUEL
8. New ISS machine makes water from waste CO2
9. CO2 Methanation: The Effect of Catalysts and Reaction Conditions