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Investigadores de la UA diseñan un sistema basado en nanotecnología capaz de transportar metano a menor presión y coste

Ofrece una alternativa al transporte de gas natural, así como a los vehículos que funcionan con el gas como combustible como turismos, autobuses y barcos

 

 

Alicante. Viernes, 24 de julio de 2020

Investigadores del Laboratorio de Materiales Avanzados de la Universidad de Alicante han conseguido generar un sistema óptimo y de bajo coste de almacenamiento de metano. En concreto, el equipo liderado por el catedrático de Química Inorgánica de la Universidad de Alicante, Joaquín Silvestre, ha utilizado un material MOF %u2012sistema metal-orgánico muy poroso%u2012 capaz de generar en sus cavidades las condiciones necesarias para replicar las estructuras de gas existentes en el fondo del mar, donde se almacenan millones de toneladas de gas natural confinadas dentro de estructuras similares al hielo.

Este descubrimiento ofrece una alternativa al transporte de gas natural, así como a los vehículos que funcionan con gas natural como combustible como turismos, autobuses y barcos. Se trata de cristales milimétricos de hielo que llevan dentro el gas, es decir, que lo atrapa y lo mantiene estable.

La principal ventaja de estos nanomateriales, explica Silvestre, es que “permiten rebajar la temperatura hasta los dos grados centígrados y la presión a unos 60 bares”. El gas natural para hacerlo líquido y transportarlo en barco a los diferentes países desde su origen debe estar a 162 grados bajo cero y a altas presiones. En el caso contrario, en los autobuses de línea que funcionan con gas comprimido, lo hacen a 250 bares. El sistema desarrollado en este trabajo permite salvar estos dos impedimentos trabajando en condiciones más favorables de presión y temperatura.

Este hallazgo, publicado en la prestigiosa revista científica Journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc. o JACS), ha contado con la colaboración de investigadores de la Universidad King Abdullah (KAUST) de Arabia Saudí, la Universidad Politécnica Mohammed VI de Marruecos, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en EEUU, y el acelerador de radiación de sincrotrón ALBA de Barcelona.

Antecedentes

Los materiales MOFs se desarrollaron por primera vez a mediados de los años 90 y, hasta la fecha, han demostrado resultados muy prometedores en áreas tan diversas como la captura de CO2, almacenamiento de metano, purificación de agua, sensores, biomedicina, entre otros.

Más recientemente, estudios dirigidos por investigadores de Arabia Saudí han permitido sintetizar nuevos materiales MOFs con una extraordinaria capacidad de adsorber agua (hasta 200 veces su peso). “Estos materiales hidroestables han sido propuestos como sistemas capaces de capturar agua del ambiente en zonas áridas, por ejemplo, durante las noches húmedas en zonas costeras del Mediterráneo, para luego convertirla en agua líquida limpia y bebible durante el día”, explica Joaquín Silvestre.

En este sentido, cuenta el investigador de la UA, “cuando descubrí que mis compañeros de Arabia Saudí y Marruecos habían diseñado unas estructuras perfectas, capaces de almacenar esa cantidad de agua en sus cavidades les pedí muestras. Me enviaron dos tipos de materiales: uno con un hueco muy pequeño y otro un poco más grande. Comprobamos que con el que es demasiado pequeño el metano no es capaz de formar el cristal, pero con el otro un poco más grande sí”.

Con estos antecedentes, el estudio liderado por la Universidad de Alicante ha permitido aprovechar esa gran cantidad de agua adsorbida en las cavidades de estos nanomateriales MOFs para generar sistemas óptimos de almacenamiento de metano. Según el experto de la UA, “mimetizando la naturaleza, estos materiales MOFs han sido utilizados como nanoreactores para favorecer el crecimiento de cristales aislados de hidratos de metano, de tal forma que cada cavidad de la estructura matriz albergue un cristal único de gas hidratado”. 

Gracias a esta aproximación, el estudio liderado por la UA ha permitido incrementar la capacidad de almacenamiento de metano en estos materiales en más del 50% frente al mismo sistema en base seca y, lo más importante, con un rango de presión de carga y descarga muy pequeño. Asimismo, el rango de presión de carga y descarga es muy pequeño. Esta característica permite introducir el gas en un contenedor a menor presión y liberarlo bajando esa presión.

Con esta bajada, unida a que se mantiene estable a una temperatura de 2 grados, que es sencilla de conseguir, se abaratan los costes. Además, añade el catedrático de la UA, “en el caso de los vehículos que funcionan con gas natural hoy en día necesitan un compresor muy potente y caro, que sólo pueden permitirse algunas gasolineras, pero al reducir la presión a 60 bares para su almacenamiento bastaría con un compresor doméstico. Ya tenemos gas natural en las casas, así que se podría cargar el coche en el garaje”, sostiene.

 

Referencia

“Quest for an optimal methane hydrates formation in the pores of hydrolytically stable MOFs”, J. Am. Chem. Soc, 2020, DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.0c01459

 

 

 

 

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