La fotosíntesis artificial es un proceso biomimético muy prometedor que busca convertir el dióxido de carbono en moléculas carbonadas de interés utilizando energía solar. Para ser viable, este proceso debe ser simple y robusto, no costoso y selectivo. Un desafío significativo que un equipo de científicos franco-vietnamitas ha logrado gracias a un complejo de cobalto inmovilizado en materiales de electrodos.
Si bien el dióxido de carbono (CO2) es el principal gas responsable del cambio climático, también es una fuente de carbono valiosa para fabricar los combustibles, materiales carbonados y productos químicos que necesitaremos en la sociedad post-petróleo.
Para ello, es necesario desarrollar procesos catalíticos que permitan convertir el CO2 en moléculas de interés utilizando fuentes de energía renovables. Estos sistemas catalíticos deben ser selectivos, tanto en la producción de un único producto de conversión del CO2, como en la evitación de la producción competitiva de hidrógeno mediante la descomposición del agua.
Investigadores del equipo SolHyCat en el Laboratorio de Química y Biología de los Metales (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes) han demostrado que inmovilizando un complejo de coordinación de cobalto en nanotubos de carbono, obtenían un material catalítico para la conversión del CO2 en monóxido de carbono (CO) con más del 90% de selectividad, siendo el 10% restante hidrógeno.
Este sistema es rápido y estable con más de 20.000 ciclos catalíticos realizados en 2 horas sin pérdida de actividad. La mezcla CO/H2 obtenida, llamada gas de síntesis (o syngas), es un intermediario clave para la síntesis de una gran variedad de productos como los alcoholes y los hidrocarburos.
© Murielle Chavarot-Kerlidou
Aún más impresionante, este mismo equipo, en colaboración con un grupo de la universidad franco-vietnamita de Hanoi, ha logrado integrar el catalizador a base de cobalto en una célula fotoelectroquímica. Esta célula utiliza la energía solar para convertir el CO2 y el agua en gas de síntesis de manera completamente autónoma.
En el corazón de este dispositivo, el catalizador de cobalto se combina con un fotosensibilizador para reproducir el funcionamiento de los organismos vivos fotosintéticos.
Redactor: AVR
Referencias:
Impact of the Surface Microenvironment on the Redox Properties of a Co-Based Molecular Cathode for Selective Aqueous Electrochemical CO2-to-CO Reduction
Matthieu Haake, Dmitry Aldakov, Julien Pérard, Giulia Veronesi, Antonio Aguilar Tapia, Bertrand Reuillard & Vincent Artero.
J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.4c03089
Unassisted Solar Syngas Production by a Molecular Dye-Cobalt Catalyst Assembly in a Tandem Photoelectrochemical Cell
Duc N. Nguyen, Emmanouil Giannoudis, Tatiana Straistari, Jennifer Fize, Matthieu Koepf, Phong D. Tran, Murielle Chavarot-Kerlidou & Vincent Artero.
ACS Energy Letters 2024
DOI: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c02480
Si bien el dióxido de carbono (CO2) es el principal gas responsable del cambio climático, también es una fuente de carbono valiosa para fabricar los combustibles, materiales carbonados y productos químicos que necesitaremos en la sociedad post-petróleo.
Para ello, es necesario desarrollar procesos catalíticos que permitan convertir el CO2 en moléculas de interés utilizando fuentes de energía renovables. Estos sistemas catalíticos deben ser selectivos, tanto en la producción de un único producto de conversión del CO2, como en la evitación de la producción competitiva de hidrógeno mediante la descomposición del agua.
Investigadores del equipo SolHyCat en el Laboratorio de Química y Biología de los Metales (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes) han demostrado que inmovilizando un complejo de coordinación de cobalto en nanotubos de carbono, obtenían un material catalítico para la conversión del CO2 en monóxido de carbono (CO) con más del 90% de selectividad, siendo el 10% restante hidrógeno.
Este sistema es rápido y estable con más de 20.000 ciclos catalíticos realizados en 2 horas sin pérdida de actividad. La mezcla CO/H2 obtenida, llamada gas de síntesis (o syngas), es un intermediario clave para la síntesis de una gran variedad de productos como los alcoholes y los hidrocarburos.
© Murielle Chavarot-Kerlidou
Aún más impresionante, este mismo equipo, en colaboración con un grupo de la universidad franco-vietnamita de Hanoi, ha logrado integrar el catalizador a base de cobalto en una célula fotoelectroquímica. Esta célula utiliza la energía solar para convertir el CO2 y el agua en gas de síntesis de manera completamente autónoma.
En el corazón de este dispositivo, el catalizador de cobalto se combina con un fotosensibilizador para reproducir el funcionamiento de los organismos vivos fotosintéticos.
Redactor: AVR
Referencias:
Impact of the Surface Microenvironment on the Redox Properties of a Co-Based Molecular Cathode for Selective Aqueous Electrochemical CO2-to-CO Reduction
Matthieu Haake, Dmitry Aldakov, Julien Pérard, Giulia Veronesi, Antonio Aguilar Tapia, Bertrand Reuillard & Vincent Artero.
J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.4c03089
Unassisted Solar Syngas Production by a Molecular Dye-Cobalt Catalyst Assembly in a Tandem Photoelectrochemical Cell
Duc N. Nguyen, Emmanouil Giannoudis, Tatiana Straistari, Jennifer Fize, Matthieu Koepf, Phong D. Tran, Murielle Chavarot-Kerlidou & Vincent Artero.
ACS Energy Letters 2024
DOI: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c02480
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