Si bien los gobiernos, el mundo académico y las organizaciones de todo el mundo han enfatizado la crisis en relación con el uso de combustibles fósiles durante muchos años, su demanda ha aumentado constantemente.
Ahora que la oferta está disminuyendo seriamente, los investigadores se han enfocado fervientemente en encontrar combustibles alternativos más limpios y con potencial para una producción sostenible.
El hidrógeno (H2) es un candidato muy atractivo porque puede ser producido a partir del agua (H2O) a través de la hidrólisis, la división de las moléculas de agua. Otra ruta sostenible es la síntesis de biodiésel, que se elabora a partir de aceites vegetales mediante un proceso de transformación conocido como transesterificación. Sin embargo, la síntesis de biodiesel produce cantidades excesivas de glicerol (C3H8O3); se estima que solo la industria del biodiesel en Europa produce un excedente de 1,4 millones de toneladas de glicerol.
Si el glicerol se pudiera usar como materia prima para obtener productos químicos más valiosos, esto haría que la industria del biodiesel sea más rentable, lo que alentaría a los gobiernos y las empresas a abandonar más pronto los combustibles fósiles. Afortunadamente, los investigadores de Tokyo Tech y Taiwan Tech encontraron recientemente una forma eficiente de aprovechar este excedente de glicerol.
Si bien la conversión electroquímica de glicerol a otros compuestos orgánicos más valiosos, como la dihidroxiacetona (DHA), se ha estudiado durante años, los enfoques existentes requieren el uso de metales preciosos, a saber, platino, oro y plata. Debido a que el uso de estos metales representa el 95% del costo total de la conversión de glicerol a DHA, este equipo de investigación se enfocó en encontrar una alternativa asequible.
En su estudio, descubrieron que el óxido de cobre (CuO), un material barato y abundante, podría usarse como catalizador para convertir selectivamente el glicerol en DHA incluso en condiciones de reacción leves. Para que esto suceda, el pH (concentración de iones de hidrógeno libres) en la solución de la celda electroquímica debe estar en un valor específico.
A través de diversas técnicas de microscopía, los investigadores analizaron la estructura cristalina y la composición del catalizador de CuO y los adaptaron para hacerlos estable, al tiempo que inspeccionaron cuidadosamente las posibles vías de conversión de glicerol en su sistema de acuerdo con el pH de la solución. Esto les permitió encontrar condiciones de reacción apropiadas que favorecieron la producción de DHA. «No solo hemos descubierto un nuevo catalizador abundante en tierra para la conversión de DHA de alta selectividad, sino también demuestra la posibilidad de dar nueva vida valiosa a un producto de desecho de la industria del biodiesel», comenta el profesor Tomohiro Hayashi, investigador principal de Tokyo Tech.
Además, el sistema electroquímico propuesto en este estudio no solo produjo DHA a partir de glicerol en un extremo, sino también H2 en el otro a través de la división del agua. Esto significa que este enfoque podría usarse para abordar dos problemas actuales simultáneamente. «Tanto el biodiesel como las industrias de generación de hidrógeno podrían beneficiarse de nuestro sistema, lo que llevaría a un mundo más sostenible», explicó el profesor Hayashi.
