Catalizador más estable y eficiente para el uso energético del hidrógeno

El hidrógeno, el elemento químico más abundante en el universo, es una pieza clave en la transición energética hacia una energía más limpia y sostenible. Una forma de transportarlo es convertirlo en otros elementos como gas natural mediante el uso de catalizadores. Así, un grupo de investigación liderado desde el Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), ha desarrollado un nuevo catalizador que trabaja a baja temperatura, con alta eficiencia y estable, para transformar hidrógeno en metano, uno de los componentes del gas natural. Los resultados, patentados, están en proceso de comercialización.

El hidrógeno molecular o dihidrógeno (H2), molécula formada por dos átomos de hidrógeno, se plantea como una de las fuentes de energía del futuro, un vector energético versátil y no contaminante, con una huella del contaminante dióxido de carbono (CO2) nula. Una alternativa a los procesos convencionales de obtención de H2 es la electrolisis de agua usando energías renovables, el llamado hidrogeno verde. Sin embargo, su transporte es problemático dado que es un gas muy ligero (se usaba para llenar globos y zepelines hasta su abandono por su inflamabilidad) y debe comprimirse o licuarse, además de requerir gasoductos especiales.

La solución para el transporte de hidrógeno a larga distancia es convertirlo en compuestos químicos como metanol, amoniaco y metano. Cada uno tiene sus ventajas e inconvenientes, pero usar metano como vector energético permite convertir el 50% de su masa en hidrógeno, frente al 17-18% del metanol y el amoniaco. Además, existe ya una amplia red de gasoductos de gas natural que favorece su distribución y una tecnología basada en unidades de reformado para obtener hidrógeno a partir del gas natural.

“Podemos decir que una alternativa interesante para el almacenamiento del excedente de energías renovables es su trasformación en gas natural usando el H2 de las energías renovables y el CO2 capturado”, resume Avelino Corma, profesor de investigación ad honorem del CSIC e investigador distinguido de la UPV en el ITQ. Junto a Patricia Concepción, científica del CSIC en el centro de investigación de excelencia valenciano, lidera un trabajo donde han desarrollado un nuevo catalizador para convertir el hidrógeno molecular en gas natural, facilitando así su transporte y uso. En el trabajo de investigación y desarrollo también ha participado Carmen Tébar Soler, del ITQ.

La clave está en la temperatura. “Actualmente, para la obtención de gas natural a partir de CO2 e H2 se usan catalizadores que operan a temperaturas elevadas de 300 a 450 grados centígrados”, explica Patricia Concepción. “Trabajar a altas temperaturas tiene una serie de desventajas, tanto a nivel de estabilidad del catalizador, elevado consumo energético y la pérdida de selectividad por la formación de monóxido de carbono como producto secundario que está favorecido con la temperatura”, describe la investigadora del CSIC.

En este trabajo describen un nuevo catalizador sólido sintetizado mediante un método conocido como ‘síntesis hidrotermal’. “Hemos desarrollado un catalizador que trabaja a bajas temperatura, a unos 180 grados centígrados, con alta eficiencia y que es estable con el tiempo. Esto es muy favorable desde el punto de vista de energía y eficiencia”, asegura Avelino Corma.

El estudio se titula “Low-oxidation-state Ru sites stabilized in carbon-doped RuO2 with low-temperature CO2 activation to yield methane”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Materials. (Fuente: Isidoro García / CSIC)