El uso de combustibles fósiles como el carbón y los productos derivados del petróleo, nos provee de la energía necesaria para generar electricidad, calefacción y movilidad, pero en el proceso se producen grandes emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera, un impulsor protagónico del calentamiento global.
La interrupción de esta cadena causal motiva a los científicos a buscar fuentes de energía limpia, pero también a encontrar usos alternativos para el dióxido de carbono, posiblemente como una materia prima barata para la síntesis de materiales valiosos, devolviéndolo al ciclo de reutilización, incluso de una manera rentable.
De gas dañino a recurso útil
Un ejemplo se puede encontrar en la naturaleza. Durante la fotosíntesis en las hojas de las plantas, la combinación de luz, agua y dióxido de carbono crea biomasa, cerrando el ciclo del material natural. En este proceso, una enzima a base de metal absorbe el CO2 del aire y hace que sea utilizable para las reacciones químicas adicionales en la planta.
Inspirados por esta conversión natural a base de enzimas metálicas, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), en Alemania, ha desarrollado una forma sencilla de convertir el problemático gas en un recurso útil, al transformarlo en grafeno, el llamado material maravilloso.
Por todo su uso como material superconductor, flexible y fuerte, el grafeno es engañosamente básico; en esencia, se trata de solo una lámina bidimensional de átomos de carbono. Al principio, se hizo pelando capas de grafito con cinta adhesiva, pero en los últimos años los científicos han logrado hacerlo de diferentes maneras, como grabarlo con láser de la madera o incluso de los alimentos, al reducirlo químicamente de la soya, alubias u hojas de eucalipto.
Una técnica similar
Pero por mucho, el método más común para hacer grafeno a granel es la deposición química de vapor (CVD por sus siglas en inglés). En esta técnica, una fuente de carbono, generalmente gas metano, se bombea a una cámara junto con otros gases, y una “rebanada” de un material actúa como catalizador y sustrato. El gas en la cámara reacciona químicamente con el material y forma una capa delgada de grafeno en la superficie.
La técnica del equipo KIT funciona de la misma manera, pero utiliza CO2 como fuente de carbono, lo que le brinda el potencial beneficio adicional de eliminar este gas dañino de la atmósfera. En este caso, el CO2 y el hidrógeno llenan la cámara, y el catalizador y sustrato es una oblea compuesta de cobre y paladio. El proceso se realiza a presión atmosférica y a temperaturas de hasta 1.000 ° C (1.832 ° F).
En experimentos adicionales, los investigadores incluso pudieron producir grafeno de varias capas de espesor, lo que podría ser interesante para posibles aplicaciones en baterías, componentes electrónicos o materiales de filtrado.
El siguiente objetivo del equipo de investigación es formar componentes electrónicos que funcionen a partir del grafeno obtenido de esta manera.
Referencia: Direct Conversion of CO2 to Multi‐Layer Graphene using Cu–Pd Alloys. ChemSusChem, 2019. https://doi.org/10.1002/cssc.201901404