Instituto de Investigación Loyola Energía, Tecnología y Sostenibilidad

Valorización catalítica y electrocatalítica de componentes del biogás a hidrógeno verde y metanol

El subproyecto CATBIO busca aprovechar el biogás —una fuente renovable procedente de residuos orgánicos— para producir hidrógeno verde y metanol, dos combustibles clave en la transición energética.

Para lograrlo, el equipo investiga procesos catalíticos y electrocatalíticos que transforman los dos principales componentes del biogás, el metano (CH₄) y el dióxido de carbono (CO₂). En concreto:

• El metano se descompone catalíticamente para obtener hidrógeno renovable.
• El CO₂ se convierte en metanol mediante electroreducción.

Ambas reacciones se desarrollan utilizando carbones dopados con heteroátomos (átomos distintos del carbono, como nitrógeno o flúor), que mejoran notablemente la actividad y selectividad de los catalizadores.

CATBIO forma parte de una estrategia más amplia para la valorización integral del biogás, que comienza con la purificación y separación de sus componentes. Para ello, se diseñan materiales de carbono especialmente adaptados para capturar CO₂ en mezclas con CH₄, cuyas propiedades se estudian mediante técnicas avanzadas de adsorción.

Una vez separado, el CO₂ capturado se transforma en metanol usando catalizadores de átomos metálicos individuales anclados en las estructuras carbonosas. Esta configuración permite una alta eficiencia, ya que todos los átomos metálicos están disponibles para la reacción y pueden ajustarse finamente para mejorar su rendimiento y selectividad hacia el metanol.

Además, el proyecto propone una nueva metodología experimental para estudiar cómo interactúan estos metales con moléculas clave del proceso (como CO, H₂ y O₂) mediante microcalorimetría de adsorción, lo que ayudará a optimizar los catalizadores.

Por último, CATBIO explorará por primera vez el uso de carbones dopados para la conversión directa del metano en hidrógeno de alta pureza, en un proceso limpio y sin emisiones de CO₂, ya que el carbono sólido generado queda retenido en el material.

Con todo ello, el subproyecto CATBIO contribuirá al desarrollo de nuevas tecnologías de captura y uso de CO₂, a la producción sostenible de hidrógeno y al impulso de la industria del biogás, ofreciendo nuevas vías para valorizar y comercializar sus productos.