TRANSFORMACIÓN DE CO2 A PRODUCTOS QUÍMICOS ORGÁNICOS MEDIANTE REDUCCIÓN FOTOCATALÍTICA

Abstract

El proceso de reducción de dióxido de carbono (CO2) a productos químicos de valor agregado está siendo ampliamente estudiado a nivel mundial, mediante rutas estequiométricas, termoquímicas, electroquímicas, foto-electroquímicas, fotocatalíticas, entre otras. La finalidad principal es el aprovechamiento de las emisiones de CO2, las cuales se han asociado con el calentamiento global, así como la creación de fuentes de energías renovables y sustentables. Sin embargo, aún existen áreas por explorar con los beneficios mencionados. En cuanto a las rutas fotocatalíticas, los esfuerzos de la comunidad científica se han dirigido principalmente al desarrollo de foto- catalizadores que permitan un mayor rendimiento fotónico, y existe poca investigación en cuanto al diseño del reactor para proporcionar mejores condiciones de trabajo para el foto-catalizador y en consecuencia contribuir al incremento del rendimiento fotónico. En este contexto, el presente proyecto de investigación se orientó a realizar la conversión de CO2 en productos químicos orgánicos de valor agregado tal como ácido fórmico empleando un reactor capilar; así como determinar el catalizador más selectivo entre TiO2 y Cu-TiO2 (4% de Cu). Para lograr este objetivo, se realizó la síntesis de polvos de TiO2 y Cu-TiO2 mediante el método sol-gel y la síntesis de películas delgadas de Cu-TiO2 sobre la superficie interna de capilares de cuarzo. Se cuantificó el contenido de cobre en los catalizadores mediante absorción atómica. Se diseñó e instaló el reactor capilar foto-químico para realizar el estudio hidrodinámico del reactor, comprender el comportamiento de las especies de CO2 en solución durante el proceso de absorción en hidróxido de sodio 0.5M (NaOH 0.5M) y para llevar a cabo la transformación de CO2, y entonces dilucidar el efecto del tipo de catalizador, la concentración del catalizador, y la longitud de onda en la selectividad de la foto-reducción del CO2 hacia ácido fórmico. Se logró obtener cantidades significativas de ácido fórmico (HCOOH) en el reactor capilar en tiempos cortos de reacción, consiguiendo 5187 μmol/gcat h de ácido fórmico al emplear 0.25 g/L del catalizador 4% Cu-TiO2, una solución 0.5 M de NaOH y una longitud de onda de 254 nm. Cada una de las variables estudiadas tiene gran influencia en la formación del ácido fórmico.