CatCO2Nvers: conversión de CO2 para producir productos químicos

El proyecto CatCO2Nvers ha logrado resultados significativos en el desarrollo de cinco nuevas tecnologías de conversión de CO₂, cada una de ellas centrada en convertir las emisiones de carbono en químicos y materiales que respaldan diversas aplicaciones industriales. Desde cosméticos hasta combustibles ecológicos, estas tecnologías contribuyen a la transición sostenible del dióxido de carbono en productos ecológicos. Cada una de estas tecnologías está diseñada no solo para reducir las emisiones, sino también para establecer el CO₂ como una materia prima confiable en la química sostenible.

El proyecto europeo CatCO2Nvers demuestra vías innovadoras para transformar las emisiones de CO2 en productos químicos para su uso en diversas aplicaciones industriales, desde cosméticos hasta combustibles ecológicos

Tecnología 1: conversión electrocatalítica de CO₂ en ácido glioxílico

Liderando la innovación electrocatalítica, Avantium ha desarrollado con éxito un proceso electroquímico de dos pasos que convierte el CO₂ en ácido glioxílico, un componente clave para el sector cosmético. Este proceso comienza con la conversión del CO₂ en ácido oxálico en un medio no acuoso, seguido de un paso de reducción para producir ácido glioxílico en un medio acuoso. Al trabajar con materiales de electrodos sostenibles y no tóxicos, este enfoque evita los catalizadores convencionales basados en plomo, lo que mejora tanto la eficiencia ambiental como la operativa del proceso. La Universidad de Twente ha perfeccionado aún más el proceso purificando el ácido glioxílico para cumplir con los estrictos estándares de pureza requeridos para aplicaciones cosméticas. La siguiente fase del proyecto se centrará en probar esta tecnología en unidades de demostración electroquímica, proporcionando un modelo escalable para la conversión de CO₂ en ácido glioxílico.

Tecnología 2: conversión biocatalítica de CO₂ en ácido láctico

Siguiendo el enfoque de CatCO2Nvers, investigadores de la Universidad de Wageningen, en colaboración con Johnson Matthey, han aprovechado la biocatálisis para convertir las emisiones de CO₂ y el bioetanol de las industrias de base biológica en ácido láctico, un ingrediente clave tanto en los cosméticos como en los plásticos biodegradables. Mediante el empleo de enzimas de alta eficiencia recientemente identificadas, el equipo ha demostrado con éxito una vía enzimática para el ácido láctico, logrando la producción a partir de mezclas de gases que simulan corrientes ricas en CO₂ de socios industriales. Este proceso no solo ofrece una alternativa ecológica a la producción tradicional de ácido láctico, sino que también hace avanzar el conocimiento de la utilización enzimática del CO₂ para futuras aplicaciones en la química sostenible.

Tecnología 3:  onversión química de CO₂ en FDME

El FDME (éster metílico del ácido furandicarboxílico), una alternativa química sostenible con aplicaciones en plásticos de origen biológico, también ha sido un foco clave para los investigadores de CatCO2Nvers. El equipo logró dos hitos importantes: producir FDME de alta pureza a través de un proceso de dos etapas sin solventes utilizando un solo catalizador de cobre y desarrollar catalizadores mediante polimerización mecanoquímica, un método de bajo consumo energético. Este enfoque innovador para la producción de FDME ofrece ventajas tanto ambientales como económicas, ya que los catalizadores son altamente estables y se pueden reutilizar varias veces sin pérdida de rendimiento. Estos avances subrayan el potencial del FDME como una alternativa sostenible en la producción de polímeros, minimizando la dependencia de materiales derivados del petróleo.

Con el desarrollo exitoso de estas cinco tecnologías, el proyecto subraya la viabilidad de transformar el CO₂ de un producto de desecho en un recurso valioso

Tecnología 4:  conversión de CO₂ en carbonatos cíclicos (CCFAME)

Otro logro notable es que Funditec ha sido pionero en un método eficiente para convertir aceites vegetales, como el aceite de soja, en carbonatos cíclicos a través de un proceso de dos pasos. Al utilizar catalizadores de complejos metálicos derivados de polímeros orgánicos porosos, este método logra una alta eficiencia (rendimiento superior al 98 %) y selectividad (97 %) en la conversión de epóxidos de origen natural a partir de ácidos grasos. El innovador enfoque de “una sola etapa” combina los pasos de oxidación y carbonatación, lo que da como resultado un rendimiento total del 60 % de carbonatos cíclicos a partir de aceite vegetal. Esta metodología sustentable no solo resalta la versatilidad de las materias primas de origen vegetal en la fabricación de productos químicos, sino que también demuestra el compromiso del proyecto con las prácticas de química ecológica.

Tecnología 5:  conversión catalítica de CO₂ en methanol

Por último, el proyecto CatCO2Nvers ha logrado resultados prometedores en la conversión de CO₂ en metanol, desarrollando un catalizador multimetálico de alto rendimiento integrado en una red de microfibras de aluminio. Este sistema demuestra una conversión eficiente de CO₂ (6,4 %) con una alta selectividad de metanol (83 %), operando a presiones de hasta 10 bar, significativamente inferiores a las de los procesos tradicionales. El rendimiento del catalizador se optimiza aún más mediante un sistema de recirculación que recupera el CO₂ no convertido, mejorando la eficiencia general de la conversión. Esta tecnología presenta una vía potencial para la producción de metanol renovable, contribuyendo a alternativas de combustible más ecológicas.

Hacia un futuro más verde

Con el desarrollo exitoso de estas cinco tecnologías, el proyecto CatCO2Nvers subraya la viabilidad de transformar el CO₂ de un producto de desecho en un recurso valioso, abriendo nuevas posibilidades para la fabricación sostenible en todos los sectores. Al aprovechar las vías catalíticas y biocatalíticas innovadoras, los socios del proyecto han sentado una base sólida para las futuras tecnologías de conversión de CO₂ a escala industrial, respaldando los ambiciosos objetivos de la UE de neutralidad de carbono y crecimiento económico sostenible.

Coordinado por Funditec, el Consorcio de CatCO2Nvers está formado por Avantium Chemicals BV, Cartif, CSIC, Dan*Na Artificial Nature, Evyap, Universidad de Twente, Hysytech, Nova-Institute, Johnson Matthey, Perseo Biotechnology, Sustainable Innovations y la Universidad de Wageningen.

El proyecto ha recibido 6,6 millones de euros financiado por la el programa de investigación y desarrollo H2020 bajo el acuerdo de subvención N.º 101000580.