Una investigación desarrollada en el Instituto de Tecnología Química (ITQ UPV-CSIC) ha demostrado que la intensidad lumínica aplicada a un catalizador foto-térmico condiciona la selectividad obtenida en la reacción de hidrogenación de CO2 inducida con luz solar concentrada. Estos resultados han sido publicados en la revista ACS Catalysis.
El estudio, liderado por el grupo de investigación HG-Energy del ITQ (UPV-CSIC), ha determinado que la causa de los cambios de selectividad observados en el catalizador foto-térmico – basado en nanopartículas de rutenio soportadas en titanato de estroncio – se pueden atribuir a las diferencias de temperatura conseguidas en función de la intensidad de luz aplicada.
A bajas intensidades de luz, es decir, a bajas temperaturas (100 mW/cm2) se obtiene Metano (CH4) como principal producto y a medida que se aumenta la intensidad de luz (6000 mW/cm2) se obtienen mezclas de metano (CH4) y monóxido de carbono (CO) al 50%, aproximadamente. En cambio, a intensidades lumínicas muy elevadas (10.000 mW/cm2) se obtiene CO casi al 100%.
Esto se explica porque el CH4 es el producto principal a bajas temperaturas y conforme se aumenta la temperatura se produce CH4 de forma más rápida. La gran cantidad de CH4 generada al llevar a cabo la reacción a elevadas intensidades de luz reacciona con el H2O, otro producto de reacción, dando lugar a la formación de CO y H2.
“La principal novedad de esta publicación reside en la demostración empírica de que en catalizadores fototérmicos que contienen pequeñas nanopartículas metálicas homogéneamente distribuidas en un substrato, prevalece un calentamiento colectivo de la superficie del catalizador. En consecuencia, la temperatura se distribuye de forma homogénea dependiendo de la intensidad de la luz aplicada”, explica Josep Albero, científico titular del CSIC en el ITQ (UPV-CSIC).
En otras palabras, la intensidad de la luz puede cambiar la distribución de los productos debido a las diferencias en la temperatura adquirida por las nanopartículas metálicas. Por tanto, se puede concluir que la catálisis fototérmica sigue un patrón idéntico al de la catálisis térmica heterogénea, resultando en diferencias notables en la selectividad de productos para un mismo catalizador.
Esta investigación abre la puerta a controlar la distribución de productos de una reacción con la intensidad de luz y a que, en el futuro, este parámetro pueda ser utilizado para controlar la selectividad en otras reacciones químicas.
La publicación la ha liderado el grupo de investigación HG-Energy del ITQ (UPV-CSIC) y ha contado con la colaboración de personal investigador de la Universidad de Amsterdam.
Fuente: UPV/CSIC Valencia