[Mª Jesús Marcos]
Siguiendo los principios básicos de la sostenibilidad que son Reducir, Reciclar y Reutilizar, cada vez son más numerosos los grupos de investigación que plantean la posibilidad de reutilizar el CO2, convirtiéndolo de nuevo en combustible como alternativa a su captura, transporte y almacenamiento. Así, se evitan los inconvenientes de este último procedimiento que, además de incrementar el coste de producción en un 30%, implica la disminución de la eficiencia de los ciclos, gasto de energía adicional con sus correspondientes emisiones de CO2, acondicionamiento de los lugares de almacenamiento, etc.
La molécula de dióxido de carbono es extraordinariamente estable, casi tanto como la del agua: la reducción del dióxido de carbono a monóxido y la descomposición térmica del agua para producir hidrógeno necesitan un aporte de energía entorno a los 300 kJ/mol y temperaturas elevadas. Ambos procesos tienen, además, un grave inconveniente que es la tendencia a recombinarse de los productos en el caso de no realizarse una separación inmediata, lo que reduce en gran medida su eficiencia:
T = 3000ºC: CO2 ==> CO2 + 1/2 O2 DH = 282,5 kJ / mol
T = 3500ºC: H2O ==> H2 + 1/2 O2 DH = 295,6 kJ / mol
Al ser reacciones que necesitan un gran aporte de calor, estos procesos únicamente tienen sentido desde el punto de vista energético si la fuente de energía que se utiliza es renovable, suponiendo el proceso una transformación de una energía difícilmente almacenable o transportable (viento, radiación solar) en un combustible líquido o gaseoso que pueda utilizarse en sistemas convencionales de producción de electricidad ó calor. Lógicamente, al igual que la captura y almacenamiento, este tecnología va dirigida a grandes plantas de producción de energía eléctrica en los que la cantidad de dióxido de carbono generado es considerable y está concentrado, quedando excluido en principio el sector transporte que consta de multitud de pequeñas fuentes móviles.
Otra posibilidad partiendo de CO2 y metano es la obtención de gas de síntesis (CO+H2) o metanol mediante procesos térmicos de reformado seco y ciclos termoquímicos, aportando el calor necesario con tecnología solar o nuclear.
El “reformado seco de metano” consiste en la reacción CH4+CO2=CO+H2 (247 kJ/mol, T=900ºC) El producto es un gas de síntesis con menor proporción H2/CO que el obtenido mediante reformado convencional (con vapor de agua), muy adecuado para procesos como Fisher-Tropsch que va dirigido a la obtención de hidrocarburos. El principal inconveniente de este proceso, y en el que debe incidir investigaciones futuras, es que la ausencia de agua provoca la formación de carbón que lleva a una rápida desactivación del catalizador. La sustitución de los catalizadores convencionales por otros más novedosos podría resolver el problema.
En cuanto a la producción de metanol mediante un ciclo termoquímico híbrido (los ciclos termoquímicos son reacciones de oxidación-reducción sucesivas que rebajan los requerimientos energéticos, la temperatura necesaria y aumenta la eficiencia con respecto a las reacciones directas), se parte de CO2, CH4 y H2O, y, en cuatro fases (una de ellas electrolítica), se logra obtener metanol a temperaturas entorno a los 700ºC, muy inferiores a las que requiere el proceso directo. Se logra así incorporar la energía solar (térmica y fotovoltaica) o nuclear en un combustible líquido.
Por último y como más novedoso, mediante procesos fotoquímicos se intenta reproducir en laboratorio el proceso de la fotosíntesis, que a partir de dióxido de carbono y agua con el aporte de luz solar (fotones) produce hidratos de carbono como por ej. glucosa y como subproducto oxígeno:
6 CO2 + 6 H2O ==> C6H12O6 + 6 O2
El problema de la fotosíntesis artificial es encontrar una molécula artificial que se mantenga polarizada suficiente tiempo para reaccionar.
El Proyecto ELCAT, financiado por la Comisión Europea y en el que colaboran institutos de investigación y universidades de Francia, Italia, Alemania y Grecia intenta, reproducir este proceso.
En una primera etapa fase se rompe la molécula de agua en protones, oxígeno y electrones, utilizando energía solar y un catalizador de titanio. Los electrones liberados se emplean en una segunda etapa para reducir el CO2 y unir los átomos de carbono, obteniéndose moléculas largas de hidrocarburo. En en esta segunda fase se utilizan catalizadores de platino y paladio en el interior de nanotubos de carbono. En la actualidad se logran obtener cadenas de hasta 8 o 9 carbonos con una eficiencia del 1% a temperatura ambiente (eficiencia de la fotosíntesis 3-5%). Los investigadores consideran que, en un futuro, la utilización de sistemas solares de concentración mejorará la eficiencia del proyecto y que en una década podría ser viable el proceso a nivel industrial.