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Investigadores de Northwestern University (Illinois, EE.UU) han desarrollado un proceso basado en plasma frío capaz de transformar directamente metano en metanol en un solo paso, utilizando electricidad, agua y un catalizador de óxido de cobre y evitando las elevadas temperaturas y presiones del proceso convencional.
El trabajo, publicado en el Journal of the American Chemical Society, plantea una nueva vía para la valorización del metano mediante un proceso electrificado que opera a presión atmosférica. La tecnología emplea un reactor de burbujas de plasma en el que el metano atraviesa un tubo de vidrio poroso recubierto con óxido de cobre (CuO), mientras se aplican pulsos de electricidad de alto voltaje.
La utilización de plasma no térmico permite activar las moléculas de metano sin necesidad de calentar todo el sistema a las temperaturas habituales de los procesos industriales. Actualmente, la producción de metanol a partir de gas natural requiere varias etapas: el reformado con vapor, a temperaturas superiores a 800 °C, seguido de una síntesis a presiones que pueden alcanzar entre 200 y 300 veces la presión atmosférica.
En el nuevo reactor, el plasma genera especies altamente reactivas a partir del metano y el agua. Estas especies reaccionan sobre la superficie del catalizador para formar metanol, que se disuelve rápidamente en el agua circundante. Este enfriamiento inmediato contribuye a detener la reacción y evita que el metanol continúe reaccionando hasta convertirse en dióxido de carbono.
Los investigadores optimizaron además el sistema mediante la incorporación de argón, lo que permitió incrementar la densidad electrónica del plasma y reducir la formación de subproductos. En estas condiciones, el proceso alcanzó una selectividad hacia el metanol del 96,8 % en la fase líquida, mientras que la selectividad total fue del 57,9 %. La investigación también detectó la producción simultánea de hidrógeno y diferentes hidrocarburos, entre ellos etileno, además de propano y propileno.
El estudio registró un consumo específico de electricidad de 46,7 kWh por kilogramo de metanol. Aunque estos resultados se han obtenido todavía a escala experimental, los investigadores consideran que la tecnología podría abrir la puerta a sistemas de conversión más pequeños y distribuidos, capaces de transformar metano en combustibles líquidos directamente en los puntos donde se genera o se libera.
Una de las aplicaciones planteadas sería el aprovechamiento de recursos de metano varados o emisiones procedentes de pozos, convirtiendo este gas en un producto líquido de mayor valor y más sencillo de transportar. El siguiente objetivo del equipo será mejorar el rendimiento del reactor y desarrollar métodos eficientes para recuperar y separar el metanol producido.
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