La UJI consigue un nuevo proyecto Marie Skłodowska-Curie para estudiar la captura y transformación de gases de efecto invernadero con reactores catalíticos fabricados con impresión 3D

Victor Sans y Marcileia Zanatt

La Unión Europea ha concedido al Instituto de Materiales Avanzados de la Universitat Jaume I de Castelló una ayuda Marie Sklodowska-Curie dentro de la convocatoria MSCA-IF-2020-Standard European Fellowships para el desarrollo del proyecto 3DPILcat, una iniciativa que estudiará la captura y valorización eficiente de CO₂ con reactores catalíticos impresos en 3D, dirigida por el investigador del programa CIDEGENT y profesor de Física Víctor Sans.

La ayuda concedida por el organismo europeo permitirá incorporar al INAM a la doctora Marcileia Zanatta, procedente del Instituto de Nanoestructuras, Nanomodelaje y Nanofabricación (i3N) del Departamento de Ciencia de los Materiales de CENIMAT, adscrito a la Universidad Nueva de Lisboa (Portugal).

El dióxido de carbono (CO₂) es el principal gas invernadero de origen humano y constituye una fuente de carbono renovable abundante en la naturaleza. Conseguir procesos sostenibles para su captura y utilización (CCU) es uno de los desafíos contra el cambio climático. Aunque recientemente hay resultados favorables sobre la activación de CO₂, falta una solución viable con aplicabilidad industrial debido a la enorme dificultad para capturarlo y transformarlo en productos de valor añadido.

La integración de diseño de materiales adsorbentes y catalíticos, impresión en 3D e ingeniería de reactores químicos ofrece calidades óptimas para capturar y activar la transformación de CO₂ en condiciones suaves de presión y temperatura que muestran un gran potencial para superar las actuales limitaciones. Las técnicas de impresión 3D se presentan como un método versátil para fabricar dispositivos de flujo catalítico con potencial de ampliación, dadas sus características simples, flexibles y adaptables a las condiciones del sistema.

La combinación de materiales diseñados para CCU con arquitecturas diseñadas digitalmente y fabricadas a partir de metodología 3DP (técnicas de impresión 3D) dará como resultado dispositivos que actuarán como reactores de flujo inteligente altamente activos, selectivos y reciclables. Todo el cuerpo de los dispositivos estructurados actuará como agentes adsorbentes y catalíticos, empleando condiciones de flujo y por lotes.

Los materiales desarrollados están relacionados con polímeros iónicos que pueden ser diseñados a nivel molecular y macroscópico para interaccionar de forma óptima con el CO₂. Estos materiales tienen alto potencial para fabricar estructuras multifuncionales 3D, con capacidades catalíticas y de adsorción únicas y sinérgicas. La elección del material, la arquitectura del reactor y la naturaleza de los catalizadores juegan un papel decisivo en la captura y uso eficiente del dióxido de carbono (CCU).

El proyecto 3DPILcat desplegará un protocolo sumamente eficiente, configurable, verde y escalable para la elaboración de dispositivos catalíticos a medida y estructurados para la captura y utilización eficiente del dióxido de carbono. Los catalizadores desarrollados tendrán propiedades favorables para capturar CO₂ a baja presión y temperatura, y lo transformarán en carbonatos cíclicos, con aplicaciones como electrólitos para  baterías, precursores de polímeros, disolventes, etc. Este proyecto está perfectamente alineado con las líneas estratégicas de la UJI, regionales, nacionales y con el «Green Deal» de la UE.