Es a partir del metano producido por la descomposición de materiales orgánicos como las plantas
Investigadores de la Universidad de Florida Central (UCF) desarrollaron nuevos métodos para producir energía y materiales a partir del metano.
Las investigaciones permiten que el metano se utilice en la producción de energía verde y cree materiales de alto rendimiento para dispositivos inteligentes, biotecnología, células solares y más. Los científicos se llaman nanotecnóloga Laurene Tetard (nanotecnóloga) y Richard Blair (especializado en catálisis), quienes trabajan como investigadores de la UCF en los últimos 10 años.
La primera innovación es un método para producir hidrógeno a partir de hidrocarburos, como el metano, sin liberar gas de carbono. Mediante el uso de luz visible, como un láser, una lámpara o una fuente solar, y fotocatalizadores ricos en boro diseñados por defectos, el descubrimiento destaca una nueva funcionalidad de materiales a “nanoescala” para la captura asistida por luz visible y la conversión de hidrocarburos como el metano. La ingeniería de defectos se refiere a la creación de materiales estructurados irregularmente. Según sus trabajos, este método produce hidrógeno libre de contaminantes, como compuestos poliaromáticos superiores, dióxido de carbono o monóxido de carbono, que son comunes en reacciones realizadas a temperaturas más altas en catalizadores convencionales.
El desarrollo puede reducir potencialmente el costo de los catalizadores utilizados para crear energía, permitir una mayor conversión fotocatalítica en el rango visible y permitir un uso más eficiente de la energía solar para la catálisis. Las aplicaciones del mercado incluyen la posible producción a gran escala de hidrógeno en granjas solares, y la captura y conversión de metano.
"Esa invención tiene dos ventajas", dice Blair. "Se obtienes hidrógeno verde y se elimina, no se secuestra, el metano. Se procesa metano en hidrógeno y carbono puro que se puede usar para cosas como baterías". Según el científico, la producción tradicional de hidrógeno utiliza altas temperaturas con metano y agua, pero además del hidrógeno, ese proceso también genera dióxido de carbono. "Nuestro proceso toma un gas de efecto invernadero como es el metano, y lo convierte en algo que no es un gas de efecto invernadero. O sea que se consiguen dos cosas: hidrógeno y carbono", dice Blair. "Y hemos eliminado el metano del ciclo". Señaló que en el Laboratorio Exolith de la UCF pudieron generar hidrógeno a partir de gas metano utilizando la luz solar, colocando el sistema en un gran concentrador solar. Sabiendo eso, dice que los países que no tienen abundantes fuentes de energía podrían usar la invención, ya que todo lo que necesitarían es metano y luz solar. Además de los sistemas de petróleo y gas natural, el metano existe en vertederos, áreas industriales y agrícolas, y sitios de tratamiento de aguas residuales.
Esa tecnología, desarrollada por Tetard y Blair, es un método para producir estructuras de carbono a nanoescala y microescala, con dimensiones controladas. Utiliza luz y un fotocatalizador de ingeniería defectuosa para hacer estructuras a nanoescala y microescala modeladas y bien definidas a partir de numerosas fuentes de carbono. Los ejemplos incluyen metano, etano, propano, propeno y monóxido de carbono. "Es como tener una impresora 3D de carbono, en lugar de una impresora 3D de polímero", dice Tetard. "Si tenemos una herramienta como esta, entonces tal vez incluso haya algunos diseños de andamios de carbono que podamos encontrar que son imposibles hoy en día". Blair reflexiona que el sueño es hacer materiales de carbono de alto rendimiento a partir de metano, lo que actualmente todavía no se hace muy bien. "Por lo tanto, esta invención sería una forma de fabricar tales materiales a partir de metano de manera sostenible a gran escala industrial", dice Blair.
Las estructuras de carbono producidas son pequeñas pero bien estructuradas. Y se pueden organizar con precisión, con tamaños y patrones precisos. "Ahora se habla de aplicaciones de alto costo, tal vez para dispositivos médicos o nuevos sensores químicos", dice Blair. "Esto se convierte en una plataforma para desarrollar todo tipo de productos. La aplicación solo está limitada por la imaginación". Dado que el proceso de crecimiento es sintonizable a diferentes longitudes de onda, los métodos de diseño podrían incorporar varios láseres o iluminación solar.
