馃摪 Reciclar CO2 en metano

Edmond Baratte, un joven m茅dico del Laboratorio de F铆sica de Plasma, lidera un proyecto que combina tecnolog铆as de plasma para producir metano a partir de di贸xido de carbono de la manera m谩s libre de carbono posible. El objetivo es dise帽ar un prototipo que muestre la efectividad del proceso, con la ayuda del financiamiento de SATT Paris-Saclay.

La transici贸n energ茅tica es un gran desaf铆o en la lucha contra el calentamiento global. El reciclaje de parte de la di贸xido de carbono (El di贸xido de carbono, com煤nmente conocido como di贸xido de carbono o di贸xido de carbono, es un…) (CO2) emitido por las actividades humanas constituye una de las soluciones con el desarrollo de las energ铆as renovables, laeficiencia energ茅tica (En f铆sica e ingenier铆a mec谩nica, la eficiencia energ茅tica (o…), la sobriedad, o incluso el almacenamiento de CO2. Esta cuesti贸n ecol贸gica motiv贸 a Edmond Baratte a realizar una tesis en el Laboratoire de f铆sica del plasma (La f铆sica del plasma es la rama de la f铆sica que estudia las propiedades,…) (LPP*): “Quer铆a aprender m谩s sobre el CO2 y las formas de reciclarlo, no solo en los aspectos cient铆ficos fundamentales, sino que luego podr铆a conducir a un producto con valor agregado”.

Tras su trabajo de tesis, la Sociedad Paris-Saclay Technology Transfer Acceleration (SATT) le acaba de conceder una financiaci贸n de 115.000 euros durante 14 meses para mejorar un prototipo que permite convertir una mezcla de CO2 y dihidr贸geno (El dihidr贸geno es la forma molecular del elemento hidr贸geno, que existe…) (H2) a metano (CH4). Esta 煤ltima mol茅cula es la de gas natural (El gas natural es un combustible f贸sil, es una mezcla de hidrocarburos presente…), muy utilizado para la calefacci贸n por ejemplo. Este proceso de metanizaci贸n -que difiere del digesti贸n anaer贸bica (La digesti贸n anaer贸bica es el proceso biol贸gico natural de degradaci贸n de materiales…)que tambi茅n forma metano a partir de descomposici贸n (En biolog铆a, la descomposici贸n es el proceso por el cual los cuerpos organizados, ya sean…) de residuos – reduce el uso de recursos f贸siles si el H2 tambi茅n se produce con una huella de carbono baja, por ejemplo electr贸lisis (En la industria qu铆mica, la electr贸lisis es un m茅todo de separaci贸n de elementos o…) agua por ejemplo.

Un dep贸sito de energ铆a dirigido

En la actualidad, la metanizaci贸n es poco utilizada a escala industrial. Algunas demostraciones han sido ejecutados. “El m茅todo principal consiste en calentar y comprimir una mezcla de CO2 y H2, pero esto requiere mucha energ铆a”, subraya Edmond Baratte. La idea del enfoque de plasma consiste en hacer un dep贸sito de energ铆a dirigido sobre las mol茅culas para desencadenar la reacci贸n. sin desperdiciar demasiada energ铆a en calor”.

Los plasmas representan un estado de la materia en el que los electrones son despojados de los 谩tomos con los que normalmente est谩n asociados. Cuando el temperatura (La temperatura es una cantidad f铆sica medida con un term贸metro y…) el gas permanece bajo, como es el caso aqu铆, hablamos de plasmas “fr铆os”. Este es uno de los campos en los que la LPP es experta, en particular Olivier Guaitella, director de tesis (Al investigador que supervisa el trabajo de un estudiante de doctorado se le llama director de tesis (en femenino,…) por Edmond Baratte, quien ha estado estudiando los plasmas de CO2 durante varios a帽os. El plasma se crea aplicando un campo el茅ctrico (En f铆sica, un campo el茅ctrico es un campo creado por part铆culas…) que acelera los electrones. Estos chocan muchas veces con las mol茅culas de CO2, que almacenan esta energ铆a, particularmente en forma de vibraci贸n. Este excedente hace que el CO2 sea m谩s reactivo y por tanto m谩s f谩cil de disociar.

Durante su tesis, Edmond Baratte investig贸 los mecanismos fundamentales del reciclaje conjunto de CO2 y CH4 por plasma. “Estos plasmas son interesantes pero tambi茅n dif铆ciles de analizar porque pueden ocurrir varios caminos de reacci贸n qu铆mica, a veces en paralelo. Despu茅s de los primeros experimentos, esper谩bamos poder entender directamente lo que estaba sucediendo en el plasma, 隆pero result贸 m谩s complicado!” explica el joven investigador. En colaboraci贸n con IST Lisboa, ha desarrollado y validado un modelo num茅rico que predice las rutas de reacci贸n, es decir, c贸mo se disocian y se vuelven a ensamblar las mol茅culas.

Comprobaci贸n de la eficiencia a escala industrial

En el proyecto “Ciclos” financiado por el SATT, ya no se trata de partir de una mezcla de CO2 y CH4, sino de una mezcla de CO2 y H2. Sin embargo, la qu铆mica sigue siendo estrecha y su trabajo de tesis servir谩 para entender este nuevo caso. 鈥淐on el aumento de los precios del gas natural desde la guerra en Ucrania, en mi opini贸n ya no es econ贸micamente relevante utilizar metano como insumo鈥, confiesa Edmond Baratte. El objetivo ser谩 demostrar la eficacia de la metanizaci贸n por plasma de descarga de radiofrecuencia, con vol煤menes de CO2 tratados del orden de m3 por d铆a, compatibles con la escala industrial. El objetivo tambi茅n es probar condiciones similares a las de la salida de la chimenea de una f谩brica, donde la mezcla de gases nunca es pura, sino que tambi茅n contiene nitr贸geno, por ejemplo.

Gracias a un proyecto de premaduraci贸n en el Institut polytechnique de Paris realizado en paralelo a su tesis, Edmond Baratte ya ha podido sentar las primeras bases con un prototipo de reactor de plasma. Entre los retos que a煤n habr谩 que superar, estar谩 el de encontrar los mejores catalizadores met谩licos posibles para reducir la energ铆a necesaria para desencadenar la metanaci贸n. Ser谩 entonces de gran utilidad el trabajo realizado por otra estudiante de doctorado de la LPP, Carolina Garc铆a Soto, sobre las interacciones entre plasmas y superficies. “Tambi茅n probar茅 el uso de una fuente innovadora para crear plasmas con nuevas propiedades. As铆 que hay un inter茅s puro cient铆fico (Un cient铆fico es una persona que se dedica al estudio de una ciencia o ciencias y que…) al proyecto m谩s all谩 de la aplicaci贸n industrial”, a帽ade el f铆sico que, por tanto, podr谩 trabajar en este tema al menos un a帽o m谩s en la LPP, cuyaatm贸sfera (La palabra atm贸sfera puede tener varios significados 馃檪. Si tiene 茅xito, planea fundar una nueva empresa o transferir tecnolog铆a a un posible socio industrial.

Nota:
*LPP: una unidad de investigaci贸n conjunta CNRS, Observatorio Paris-PSL, Universidad de la Sorbona, Universidad Paris-Saclay, 脡cole polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, Francia.

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