MATERIALES HÍBRIDOS SBA-15@CU-MOF-74: EFICIENCIA EN LA ADSORCIÓN Y CONVERSIÓN DEL CO¿ Y REDUCCIÓN DE IMPACTOS AMBIENTALES

Abstract

La dependencia de los combustibles fósiles y el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero unido a la preocupación social por el cambio climático, ha fomentado que las autoridades europeas como la comunidad científica unifiquen sus esfuerzos con el fin de mitigar lo máximo posible las emisiones de estos gases, donde el dióxido de carbono es el más predominante. Dentro de las posibles estrategias posibles para solventar este problema, la captura y valorización del dióxido de carbono se presenta como una de las alternativas más optimistas. En este contexto, los materiales MOF han demostrado ser excelentes candidatos, ya que un mismo material puede combinar una alta capacidad de adsorción de CO2 y a su vez, transformar el contaminante atmosférico hacia productos de alto valor añadido de manera eficaz. Sin embargo, su aplicación a escala industrial aún se enfrenta a algunos inconvenientes relacionados con su escalabilidad y estabilidad. Para superar estas limitaciones, en este Trabajo de Fin de Grado, se han desarrollado una serie de materiales híbridos tipo Cu-MOF-74@SBA-15, como alternativa para mejorar la estabilidad, accesibilidad y procesabilidad del material Cu-MOF-74, mejorando sus propiedades en procesos de adsorción y conversión de CO2. El empleo de la sílice SBA-15 como soporte para el crecimiento de los cristales del material ha permitido reducir los costes económicos que genera todo el proceso con el uso de diferentes materiales, así como minimizar el impacto ambiental de la síntesis del material. En este sentido, la investigación se ha centrado en el análisis de ocho materiales híbridos, en los que se han modificado diferentes parámetros como el disolvente de impregnación, la concentración de cobre o el tiempo de cristalización. Para evaluar cómo afecta la modificación de estos parámetros sintéticos, se ha llevado a cabo una caracterización completa de sus propiedades fisicoquímicas, así como su evaluación en adsorción de CO2 y conversión de epóxidos. Los resultados permiten destacar el híbrido H6 como el material más eficiente en comparación con los demás híbridos, así como con sus componentes de partida, la SBA-15 y el Cu-MOF-74 de forma independiente. Tras llevarse a cabo la parte experimental, se ha realizado un Análisis de Ciclo de Vida (ACV), a través del cual se tienen en cuenta todos los componentes necesarios para llevar a cabo la síntesis de los materiales evaluados. El objetivo del análisis es conocer la sostenibilidad de cada material y que esto permita seleccionar el mejor material teniendo en cuenta tanto aspectos ambientales y como de desarrollo técnico. El análisis reveló que los diferentes materiales híbridos sintetizados presentan una reducción significativa en su huella ecológica en comparación con el Cu-MOF-74 puro. En particular, se observó una disminución notable en las categorías ambientales de calentamiento global, donde se registró una reducción de hasta un 50%, la escasez de recursos minerales, con una disminución del 49%, y la escasez de recursos fósiles, con una reducción del 57%.