Actualmente, una de las mayores preocupaciones de los científicos es el incremento del efecto invernadero que está causando un cambio en el clima a nivel mundial. Este incremento se produce por una acumulación excesiva en la atmósfera de ciertos gases, como el CO2, emitidos por los coches, las calefacciones etc. Por ello, la búsqueda de métodos alternativos que permitan reducir la presencia de estos gases en la atmósfera es primordial.
Un grupo de investigadores del IFF-CSIC, liderado por María Pilar de Lara-Castells, en colaboración con la Universidad de Tecnología de Graz, en Austria, ha estudiado una forma de eliminar CO2 del aire mediante su fotoactivación inducida por la energía solar. ¿Y cómo lo hacen? Utilizando dos materiales: el dióxido de titanio y un agregado subnanométrico de cobre (Cu5).
El dióxido de titanio (TiO2) es un semiconductor que se utiliza para catalizar (facilitar) reacciones químicas en presencia de luz. Es un fotocatalizador. Su ancho de banda (entre 3-3.2 eV) hace que solamente la radiación ultravioleta sea capaz de desencadenar reacciones fotoinducidas. Este tipo de radiación constituye menos del 10% de la radiación emitida por el Sol, por lo que la eficiencia del proceso es baja. Sin embargo, el depósito del Cu5 permite la absorción de la radiación visible del Sol, la cual es mucho mayor [1]. La energía incidente es almacenada en el TiO2 temporalmente y es capaz de desencadenar reacciones químicas como la descomposición del CO2.
La energía necesaria para romper el enlace C=O de la molécula del CO2 es de 7.3 eV. Se trata de una molécula muy estable y difícil de eliminar. Sin embargo, el depósito del clúster Cu5 sobre una superficie de TiO2, hace que la energía se reduzca a 1.3 eV y que la molécula de CO2 se descomponga espontáneamente. En presencia de luz solar, se produce la activación del CO2 en la interfase Cu5/TiO2 debilitando los enlaces de la molécula y facilitando su reducción [2].
Estos resultados teóricos representan un paso más en la lucha contra el cambio climático y nos motivan a seguir investigando nuevos caminos para reducir el impacto del mismo en nuestro planeta.
Notas:
[1] “Increasing the optical response of TiO2 and extending it into the visible region through surface activation with highly stable Cu5 clusters”. M. P. de Lara-Castells, A. W. Hauser, J. M. Ramallo-López, D. Buceta, L. J. Giovanetti, M. A. López-Quintela, F. G. Requejo; Journal of Materials Chemistry A 7 (2019) 7489. DOI: 10.1039/C9TA00994A. Open access.
[2] “Exploring the catalytic properties of unsupported and TiO2‑supported Cu5 clusters: CO2 decomposition to CO and CO2 photoactivation”. P. López-Caballero, A. W. Hauser, M. P. de Lara-Castells; Journal of Physical Chemistry C 123(37): 23064-23074 (2019). DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b06620. Vídeo como material suplementario. Open access.
