Un nuevo catalizador transforma el metano en productos útiles
A pesar de ser menos abundante que el dióxido de carbono, el metano contribuye de manera desproporcionada al calentamiento global, ya que atrapa más calor en la atmósfera debido a su estructura molecular. Ingenieros químicos del MIT han diseñado un innovador catalizador capaz de convertir metano en polímeros útiles, lo que podría ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
“El manejo del metano ha sido un problema persistente”, afirma Michael Strano, profesor de Ingeniería Química en el MIT y autor principal del estudio. “Es una fuente de carbono que queremos mantener fuera de la atmósfera, pero también transformarla en algo útil”.
Catalizador eficiente y económico
Este nuevo catalizador opera a temperatura ambiente y presión atmosférica, lo que facilita su implementación en lugares de producción de metano, como plantas eléctricas y establos. Los autores principales del estudio son Daniel Lundberg, PhD ’24, y Jimin Kim, investigador postdoctoral en el MIT. El trabajo se publica hoy en Nature Catalysis.
El metano es producido por bacterias conocidas como metanógenos, que se encuentran comúnmente en vertederos, pantanos y otros lugares con biomasa en descomposición. La agricultura es una fuente significativa de metano, además de ser generado como subproducto del transporte, almacenamiento y quema de gas natural. Se estima que representa aproximadamente el 15% del aumento global de temperatura.
Método innovador para la conversión del metano
A nivel molecular, el metano consiste en un solo átomo de carbono unido a cuatro átomos de hidrógeno. Teóricamente, esta molécula debería ser un buen bloque constructivo para crear productos útiles como polímeros. Sin embargo, convertir metano en otros compuestos ha resultado complicado debido a que generalmente requiere altas temperaturas y presiones.
Para lograr la conversión del metano sin necesidad de energía adicional, el equipo del MIT diseñó un catalizador híbrido compuesto por dos elementos: un zeolito y una enzima natural. Los zeolitos son minerales abundantes y económicos; investigaciones previas han demostrado su capacidad para catalizar la conversión del metano a dióxido de carbono.
En este estudio, los investigadores utilizaron un zeolito llamado silicato de aluminio modificado con hierro junto con una enzima llamada oxidasa de alcohol. Esta enzima es utilizada por bacterias, hongos y plantas para oxidar alcoholes.
Producción sostenible de polímeros
Una vez producido el formaldehído, los investigadores demostraron que podían utilizar esa molécula para generar polímeros al añadir urea, una molécula que contiene nitrógeno encontrada en la orina. Este polímero similar a una resina, conocido como urea-formaldehído, se utiliza actualmente en tableros aglomerados, textiles y otros productos.
Los investigadores prevén que este catalizador pueda incorporarse a tuberías utilizadas para transportar gas natural. Dentro de estas tuberías, podría generar un polímero que actúe como sellador para reparar fisuras comunes que provocan fugas de metano. También se podría aplicar como película sobre superficies expuestas al gas metano, produciendo polímeros que podrían ser recolectados para su uso en manufactura.
El laboratorio de Strano está trabajando actualmente en catalizadores destinados a eliminar dióxido de carbono de la atmósfera y combinarlo con nitrato para producir urea.
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