Notícies
Inici  >  Notícies > Nous avenços per transformar molècules tòxiques de l’aire a baixes temperatures...

Nous avenços per transformar molècules tòxiques de l’aire a baixes temperatures

Contaminació de l’aire provocada pels tubs d’escapament dels cotxes a les ciutats. Novosibirsk, hivern de 2021. Imatge: S. Dukhovnikov

Contaminació de l’aire provocada pels tubs d’escapament dels cotxes a les ciutats. Novosibirsk, hivern de 2021. Imatge: S. Dukhovnikov

La conversió de CO a CO<sub>2</sub> mitjançant els catalitzadors és molt eficient a temperatures per sota dels 0 °C.

La conversió de CO a CO2 mitjançant els catalitzadors és molt eficient a temperatures per sota dels 0 °C.

24/02/2021

Recerca

La contaminació atmosfèrica per combustió és un dels problemes ambientals més greus, especialment en entorns urbans. A les ciutats densament poblades, la presència a l’aire d’òxids de nitrogen, partícules de carboni molt petites i monòxid de carboni (CO) perjudica greument la salut humana i augmenta la mortalitat. Una col·laboració entre investigadors de la Universitat de Barcelona i de l’Institut de Catàlisi Boreskov, de l’Acadèmia de Ciències de Rússia a Novosibirsk, obre la porta a una reducció de les emissions de contaminants d’uns dels principals agents emissors: els automòbils. En un nou estudi, els científics proposen principis de disseny i síntesi de catalitzadors per transformar molècules tòxiques que es troben a l’aire a temperatures inferiors a 0 ºC.

La majoria de contaminants perjudicials que genera la combustió dels motors dels automòbils es redueixen al tub d’escapament dels vehicles mitjançant sofisticats convertidors catalítics. Els anomenats catalitzadors de tres vies transformen els òxids de nitrogen, el monòxid de carboni i els hidrocarburs en nitrogen molecular, aigua i diòxid de carboni, relativament inofensius.

Però un dels reptes que cal afrontar són les emissions d’arrencada en fred que generen els vehicles durant els primers minuts, és a dir, des que s’engega el cotxe fins que el motor s’escalfa prou perquè el catalitzador comenci a funcionar. «De fet, la majoria de les emissions nocives durant un trajecte mitjà provenen d’aquestes emissions d’arrencada en fred», explica Konstantin Neyman, professor ICREA a l’Institut de Química Teòrica i Computacional de la Universitat de Barcelona (IQTCUB). «El desenvolupament de catalitzadors que funcionen de manera eficient a baixes temperatures és, doncs, un camp de recerca molt actiu», afegeix l’expert.

En aquest context, investigadors del grup dirigit pel professor Andrei Boronin, de l’Institut de Catàlisi Boreskov, han investigat les propietats catalítiques de materials complexos basats en combinacions de metalls i òxids. L’equip siberià es va centrar en l’eficiència a baixa temperatura dels catalitzadors sintetitzats i va identificar una combinació específica capaç de començar a convertir el CO a una temperatura de -50 ºC.

Aquesta eficiència a baixa temperatura es va aconseguir dispersant platí —un metall molt actiu catalíticament, utilitzat en nombroses aplicacions— sobre diòxid de ceri nanoestructurat. «La clau del rendiment d’aquests materials tan actius és la sinergia entre el suport d’òxid i el platí oxidat ben distribuït. Podem identificar aquests components mitjançant tècniques espectroscòpiques, però per caracteritzar el seu paper concret cal models computacionals específics», afirma el professor Boronin.

Aquí és precisament on entra en joc el treball de modelització teòrica realitzat pel grup que lidera l’investigador Konstantin Neyman. Tal com explica Albert Bruix, investigador postdoctoral del programa Beatriu de Pinós en aquest grup, «amb càlculs mecanoquàntics emprant superordinadors d’alt rendiment, podem modelar aquests materials fascinants i desxifrar el paper de cada component en l’excepcional rendiment catalític mesurat experimentalment».

L’estudi, publicat a Applied Catalysis B: Environmental, és un avenç important en el desenvolupament de materials catalítics per al tractament oxidant dels contaminants atmosfèrics a baixa temperatura. Tanmateix, Boronin explica que «la quantitat de platí que s’utilitza en aquests catalitzadors és alta, i el seu cost dificulta les aplicacions comercialment viables». L’expert apunta, doncs, en quin sentit haurien d’anar els treballs futurs: «Caldria aconseguir un rendiment similar reduint la quantitat de metalls preciosos». L’impacte social del desenvolupament d’aquests catalitzadors no es limita a les emissions dels automòbils: «Aquests materials també es poden fer servir per a la reducció oxidativa dels contaminants generats per fonts estacionàries com les centrals elèctriques alimentades amb combustibles fòssils», conclou Konstantin Neyman.

 

Article de referència:

Boronin, A. I.; Slavinskaya, E. M.; Figueroba, A.; Stadnichenko, A. I.; Kardash, T. Y.; Stonkus, O. A.; Fedorova, E. A.; Muravev, V. V.; Svetlichnyi, V. A.; Bruix, A.; Neyman, K. M. «CO oxidation activity of Pt/CeO2 catalysts below 0 °C: platinum loading effects». Applied Catalysis B: Environmental, gener de 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.119931

 

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir a l'instagram de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al linkedin de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • ??? peu.flickr.alt ???
Membre de la Reconeixement internacional de l'excel·lència HR Excellence in Research logo del ∞ - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona