El aumento del dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera es cada vez más preocupante, y ello animó a investigar formas de utilizar luz para convertir este gas de efecto invernadero en combustibles y materiales orgánicos.
Una característica general de los fotocatalizadores es su capacidad de generar hidrógeno por disociación del agua (H2O), que además es el primer paso en la fotorreducción del CO2. El segundo paso y el más fundamental es la reducción del CO2 a hidrocarburos.
Una de las principales dificultades de la fotocatálisis es cómo mejorar lo más posible la fotorreducción del CO2. El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea CO2PHOTORED (Carbon dioxide photoreduction: A great challenge for photocatalysis) fue mejorar la fotorreducción del CO2 utilizando las técnicas experimentales más avanzadas en la actualidad.
El proyecto utilizó procesos de transferencia de electrones sobre catalizadores heterogéneos para lograr la fotocatálisis y producir compuestos orgánicos de utilidad. Así, la iniciativa investigó nuevos catalizadores capaces de mejorar la producción de hidrógeno a partir de CO2 y H2O. Las técnicas incluyeron el depósito o encapsulación de un semiconductor en un soporte nanoporoso para la fotorreducción del CO2.
Se estudiaron y desarrollaron nuevas estrategias de adición con el fin de mejorar la fotoactividad y la capacidad de absorber el espectro solar visible. Los miembros del equipo también investigaron fotorreductores y sistemas de fotosensibilizadores y semiconductores y el uso de materiales desarrollados en un fotorreactor y así desarrollaron nuevas estrategias de mitigación del CO2.
Se estudió en muchos fotocatalizadores la capacidad de convertir el CO2 en compuestos de utilidad. Se determinó que la mejor opción para obtener los materiales de mayor utilidad era utilizar nanopartículas bimetálicas. CO2PHOTORED utilizó oro (Au) y cobre (Cu) como promotores catalíticos, combinados con el fotocatalizador dióxido de titanio (TiO2).
Los resultados demostraron que el fotocatalizador de TiO2 cargado con Au y Cu es un material muy eficiente para la reducción con luz del CO2 a metano, siendo el H2O el agente reductor.
La innovación de CO2PHOTORED está en la combinación de las propiedades de dos o más metales que actúan como promotores catalíticos del semiconductor de TiO2. Los buenos resultados del proyecto podrían abrir nuevos caminos hacia la preparación de materiales de gran selectividad en la producción fotocatalítica de metano como biocombustible.
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