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Limpiar el diésel del carbón
A medida que aumenta el costo del petróleo y aumentan las preocupaciones sobre la dependencia de EE. UU. Del petróleo extranjero, el carbón se está convirtiendo en una alternativa cada vez más atractiva como materia prima para fabricar una variedad de combustibles. Ahora, los químicos han inventado un nuevo proceso catalítico que podría aumentar el rendimiento de una forma limpia de diesel hecho de carbón.
El método, descrito en el número actual de la revista. Ciencias , utiliza un par de catalizadores para mejorar el rendimiento de combustible diesel a partir de la síntesis de Fischer-Tropsch (F-T), una técnica química de casi un siglo para hacer reaccionar el monóxido de carbono y el hidrógeno para producir hidrocarburos. La mezcla de gases se produce calentando carbón. Aunque Alemania utilizó el proceso durante la Segunda Guerra Mundial para convertir el carbón en combustible para sus vehículos militares, la síntesis F-T generalmente ha sido demasiado cara para competir con el petróleo.
Parte del problema con el proceso F-T es que produce una mezcla de hidrocarburos, muchos de los cuales no son útiles como combustible. Pero en la investigación reciente, Alan Goldman , profesor de química y biología química en la Universidad de Rutgers, y Maurice Brookhart , profesor de química en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, usa catalizadores para convertir estos indeseables hidrocarburos en diesel. Los catalizadores funcionan reordenando los átomos de carbono, transformando hidrocarburos de seis átomos de carbono, por ejemplo, en hidrocarburos de dos y diez átomos de carbono. La versión de diez carbonos puede propulsar motores diésel. El primer catalizador elimina los átomos de hidrógeno, lo que permite que el segundo catalizador reorganice los átomos de carbono. Luego, el primer catalizador restaura el hidrógeno para formar combustible.
El combustible diesel producido de esta manera tiene varias ventajas potenciales. El diesel común contiene moléculas, llamadas aromáticas, que cuando se queman producen partículas, dice Goldman. Pero el diésel formado por los nuevos catalizadores no incluye aromáticos, por lo que se quema mucho más limpio, superando una de las mayores objeciones al combustible diésel. Esto podría llevar a que más vehículos utilicen motores diésel, que son aproximadamente un 30 por ciento más eficientes que los motores de gasolina.
Pero la mayor ventaja puede ser que Estados Unidos tiene enormes cantidades de carbón: tenemos tanta energía en el carbón como el resto del mundo en el petróleo. Eso es suficiente para que nos dure los próximos cien años, dice Goldman. Por lo tanto, un método más eficiente y menos costoso de convertir carbón en diesel podría reducir significativamente la dependencia de Estados Unidos del petróleo extranjero, y hacerlo durante mucho tiempo.
Cuando vi esto, pensé que era realmente una gran contribución que podría ser muy importante, dice. Richard Schrock , profesor de química en el MIT, que ganó el Premio Nobel de Química en 2005, con otros dos científicos, por descubrir el tipo de catalizador utilizado en el segundo paso. Combinar dos catalizadores de esta manera es bastante raro, dice. No puede simplemente juntar dos cosas y esperar obtener los resultados que esperaba.
De acuerdo a Robert Grubbs , profesor de química en Caltech, quien compartió el premio Nobel con Schrock, La clave es encontrar sistemas catalizadores que sean compatibles y que operen a temperaturas en las que se puedan realizar ambos procesos juntos.
En este momento, el nuevo método catalítico todavía es una prueba de concepto y no está listo para uso comercial. Por ejemplo, el segundo catalizador tiende a descomponerse. Pero Schrock dice que este problema debería tener solución: es teóricamente posible que esto se vuelva práctico. Le envié un correo electrónico a Alan Goldman y le dije: 'Mira, tenemos muchos catalizadores y puedo pensar en algunas cosas que podrían ser térmicamente más estables'. Así que le enviaré algunos catalizadores, y él va para probarlos.
También podría ser posible fabricar catalizadores que utilicen productos de la primera reacción para regenerarse. Entonces, el catalizador no moriría y, de hecho, podría mantener la reacción, dice Schrock.
Imagen de la página de esperanza cortesía de Joseph Blumberg. Leyenda: La asociada postdoctoral Ritu Ahuja muestra el material catalizador a la estudiante graduada Elizabeth Pelczar y al profesor Alan Goldman.