Escoltar

Xarxes metal·loorgàniques per ajudar a combatre l'efecte hivernacle

La tesi doctoral de Carlos Palomino Cabello investiga el potencial d’aquests materials porosos com a sistemes per emmagatzemar hidrogen i capturar diòxid de carboni

La tesi doctoral de Carlos Palomino Cabello, defensada a la Universitat de les Illes Balears, investigà les propietats termodinàmiques de l’adsorció d’hidrogen i de diòxid de carboni en xarxes metal·loorgàniques. La tesi l’ha dirigida la doctora Gemma Turnes, del Departament de Química de la UIB. 

La comunitat científica investiga noves estratègies per combatre l’impacte del canvi climàtic de manera global. Entre aquestes, s’ha plantejat la utilització de l’hidrogen com a font d’energia alternativa als combustibles fòssils, amb l’objectiu de reduir les emissions de CO2 a l’atmosfera, que causen l’efecte hivernacle. Ara bé, la tecnologia de l’hidrogen com a vector d’energia encara presenta alguns problemes no resolts, com ara l’emmagatzemament i la distribució d’aquest gas. Una altra estratègia que s’ha plantejat per reduir l’efecte hivernacle és la captura del CO2 per al seu posterior transport i emmagatzemament sota terra en apropiades formacions geològiques subterrànies o fons oceànics profunds. 

Tant en el cas de l’hidrogen com en el cas del diòxid de carboni, diferents estudis han plantejat l’ús de sòlids porosos com una de les opcions més prometedores per fer realitat aquestes alternatives. 

Entre els sòlids porosos, cal destacar les xarxes metal·loorgàniques –l’objecte d’estudi de la tesi doctoral de Carlos Palomino–, que són sòlids cristal·lins formats per la unió de centres o agregats metàl·lics a través de lligands orgànics multidentats. Aquests materials, gràcies a l’elevada superfície específica i a la porositat, la versatilitat química i el possible disseny de la seva síntesi, s’han convertit en candidats prometedors per ser usats en la captura i l’emmagatzemament de diversos gasos, entre els quals l’hidrogen i el diòxid de carboni. Així, l’objectiu de la tesi doctoral de Carlos Palomino s’ha centrat en l’estudi del potencial de diverses xarxes metal·loorgàniques que presenten centres metàl·lics coordinativament insaturats com a sistemes d’emmagatzemament d’hidrogen i de captura de diòxid de carboni. 

A partir d’aquest treball, es varen posar a punt mètodes de síntesi per a la preparació de xarxes metal·loorgàniques del tipus MOF-74, MIL-101 i MIL-100, amb centres metàl·lics coordinativament insaturats amb el propòsit d’obtenir materials porosos que presentin una alta entalpia d’adsorció d’hidrogen i una adequada termodinàmica d’adsorció-desorció del diòxid de carboni. 

La contribució més important de la tesi doctoral de Carlos Palomino és la determinació de les magnituds termodinàmiques d’adsorció tant de l’hidrogen com del diòxid de carboni en xarxes metal·loorgàniques. A partir d’aquesta recerca s’ha pogut observar que la síntesi de xarxes metal·lo-orgàniques que contenen cations metàl·lics coordinativament insaturats, i amb un poder de polarització alt, permet augmentar el valor de la corresponent entalpia estàndard d’adsorció, tant de l’hidrogen com del diòxid de carboni i, en conseqüència, l’afinitat d’aquest tipus de materials per a ambdós gasos. Aquest fet, juntament amb altres característiques favorables que presenten les xarxes metal·loorgàniques fan que aquests materials siguin una via important de recerca tant per a l’emmagatzemament eficient (a baix cost) d’hidrogen com per a la captura del diòxid de carboni. 

Fitxa de la tesi doctoral 

  • Títol: Estudio espectroscópico y termodinámico de la adsorción de gases en redes metalo-orgánicas
  • Autor: Carlos Palomino Cabello
  • Programa de doctorat: Ciència i Tecnologia Química
  • Departament: Química
  • Directora: Gemma Isabel Turnes Palomino

Data de publicació: 31/07/2014