El académico del Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos, Dr. Isaac Díaz, lidera un Proyecto Fondecyt de Iniciación 2026 que busca transformar dióxido de carbono (CO2) en ácido fórmico mediante reducción electroquímica, un proceso que permitiría reutilizar emisiones contaminantes para generar compuestos de valor industrial.
En un contexto marcado por el calentamiento global y el aumento de las emisiones de dióxido de carbono (CO2), distintas investigaciones a nivel mundial han comenzado a enfocarse en tecnologías orientadas a la captura y valorización de este gas de efecto invernadero, permitiendo transformarlo en productos de alto valor agregado mediante procesos más sustentables.
Frente a esto, el académico del Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos, Dr. Isaac Díaz, lidera un Proyecto Fondecyt de Iniciación que busca desarrollar un material electrocatalítico capaz de convertir CO2 en ácido fórmico de manera eficiente y selectiva mediante reducción electroquímica.
“Es importante estudiar actualmente la reducción de CO2 no solo por el calentamiento global, sino también por la necesidad de desarrollar tecnologías capaces de reutilizar este gas de efecto invernadero de manera sustentable y transformarlo en nuevos compuestos de valor agregado”, explicó el Dr. Díaz.
El ácido fórmico es un compuesto utilizado en la fabricación de medicamentos, alimentos, pinturas y distintos procesos químicos. “Actualmente, la demanda mundial de ácido fórmico mantiene un crecimiento sostenido cercano al 6% anual, por lo que existe interés y mercado para este tipo de compuesto a nivel industrial”, detalló el investigador.
Uno de los focos del proyecto es desarrollar un sistema altamente selectivo que permita generar únicamente ácido fórmico. “El proceso no es muy específico, entonces no se genera solamente un compuesto sino una gama de compuestos. Se pueden generar gases, alcoholes u otros ácidos, y el problema es que separar esa mezcla después es costoso y complejo”, explicó Diaz.
La investigación utiliza simulación computacional para diseñar materiales que posteriormente son sintetizados y evaluados en laboratorio. “Hemos logrado aprender que podemos, a través del modelamiento computacional, trasladar después esos resultados al laboratorio y desarrollar un material con características similares”, comentó el investigador.
Para ello, el equipo de investigación, conformado por el Dr. Díaz y estudiantes de doctorado y pregrado Usach, diseñó computacionalmente un material capaz de captar CO2 y convertirlo directamente en ácido fórmico.
“Tenemos láminas de grafeno, láminas de nitruro de boro y sobre el grafeno tenemos óxido de estaño. Todos los materiales aportan características y finalmente generan un material que actúa de manera sinérgica y tiene la capacidad de adsorber o captar el CO2 en superficie y después convertirlo directamente en ácido fórmico”, indicó el académico.
Las pruebas preliminares han mostrado resultados prometedores tanto en eficiencia como en selectividad del proceso. “Actualmente tenemos una eficiencia cercana al 72%, comparable con lo reportado en literatura, pero todavía no hemos optimizado completamente el proceso”, sostuvo el Dr. Isaac Díaz.
El académico agregó que, “gracias a una colaboración en química y biología, logramos validar experimentalmente la producción selectiva de ácido fórmico. Pudimos medir con resonancia magnética lo que había presente en los productos y estaba presente el ácido fórmico y no otro producto. No había presencia de alcoholes, hidrocarburos u otras sustancias”.
Durante el segundo y tercer año de ejecución, el proyecto buscará avanzar desde una celda tipo H, un sistema electroquímico de laboratorio utilizado para pruebas iniciales, hacia celdas electroquímicas de flujo continuo, con miras a mejorar la eficiencia del proceso y aumentar los volúmenes de producción.
En esta celda tipo H, utilizada para pruebas electroquímicas iniciales, el equipo investigador evalúa la capacidad del nanomaterial para convertir CO2 en ácido fórmico mediante un proceso electroquímico.
“Una de las hipótesis del trabajo es que, si cambiamos la forma de la celda, podríamos obtener una mejor conversión y un proceso más eficiente”, explicó el Dr. Diaz.
La investigación contempla colaboración con una universidad italiana, incluyendo intercambios académicos y visitas de especialistas en caracterización avanzada de materiales. Además, el proyecto se desarrolla en el Laboratorio de Energía del Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos.
“El objetivo futuro es avanzar más allá de la investigación básica. Queremos hacer investigación tecnológica, desarrollar una tecnología, protegerla y después transferirla a alguna empresa”, finalizó el investigador.
Por Francisca Barra Saavedra
