Se ha descubierto un nuevo método más sostenible y económico para fabricar nanocatalizadores metálicos con un gran potencial en el sector industrial y cuyo uso contribuiría a la descarbonización del sector. La investigación ha corrido a cuenta del Instituto de Tecnología Química (ITQ), el centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universitat Politècnica de València (UPV), y el Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA-UPV). El método desarrollado está ideado fundamentalmente para su uso en procesos catalíticos de alta temperatura para almacenamiento y conversión de energía renovable.
Este nuevo método está basado en el proceso de exsolución activado por radiación de microondas. La exsolución es un método de generación de nanopartículas metálicas sobre la superficie de materiales cerámicos.
Como explican los científicos, las condiciones de temperaturas elevadas y atmósferas reductoras (normalmente hidrógeno), átomos metálicos de la propia estructura del material migran a su superficie, formando allí nanopartículas metálicas ancladas a la superficie. Así, el anclaje aumenta significativamente la resistencia y estabilidad de estas nanopartículas, lo que repercute positivamente en la eficacia de estos catalizadores.
Los investigadores han demostrado que, gracias al uso de la radiación de microondas, este proceso se puede llevar a cabo a temperaturas más moderadas y sin necesidad de emplear atmósferas reductoras.
Nanocatalizadores metálicos
De esta forma se pueden generar nanocatalizadores activos de níquel, en un proceso de exsolución más eficiente energéticamente. Estos catalizadores han demostrado ser activos y estables para la reacción de producción de CO a partir de CO₂, obteniéndose un producto de interés industrial y que contribuye a la descarbonización del sector.
El proceso de exsolución demostrado en nanopartículas de níquel se ha realizado a temperaturas alrededor de 400ºC y en tiempos de exposición de pocos segundos, mientras que el procedimiento convencional de exsolución en estos materiales ocurre a temperaturas de 900ºC, con tiempos de unas 10 horas. Además, esta tecnología permite realizar la exsolución sin hacer uso de hidrógeno.
Por último, al poder obtener los catalizadores usando temperaturas más suaves y menores tiempos de exposición, se reducen los costes del proceso, en lo que influye también el no tener que usar hidrógeno como gas reductor.
Además de para su uso en procesos catalíticos de alta temperatura para almacenamiento y conversión de energía renovable, el método desarrollado también podría aplicarse en reacciones de reformado de biogás para la producción de gas de síntesis (precursor de combustibles líquidos), reacciones de hidrogenación de CO₂ aplicables a los sistemas Power-to-X, funcionalización de electrodos para pilas de combustible y/o electrolizadores de alta temperatura.