NUPeko ikertzaile batek CO2-a metano bihurtu du, gas naturalaren ordezko garbia, eguzki-argia erabiliz
Mikel Imizcoz kimikariak doktore titulua lortu du deskarbonizatzen zailak diren sektoreetarako irtenbide jasangarriak proposatzen dituen tesi batekin
Mikel Imizcoz Aramburu (Iruñea, 1995) Nafarroako Unibertsitate Publikoko (NUP) INAMAT2 Institutuko[1] ikertzaileak karbono dioxidoa (CO2) metano (CH4) berriztagarri bihurtu du eguzki-argia energia-iturri gisa erabiliz. Haren lana erakunde akademikoan defendatutako doktoretza-tesiaren [2] emaitza da, eta aurrerapen bat da CCUS teknologien ikerketan (karbonoa harrapatzea, biltegiratzea eta erabiltzea ingelesezko sigletan). Teknologia horiek funtsezkoak dira deskarbonizazioa bereziki konplexua den sektoreetan emisioak murrizteko, hala nola zementuaren industria, abiazioa edo itsasoko eta errepideko garraioa. Tesi honetan aztertu denez, eguzki-argiarekin CO2-a modu eraginkor eta jasangarrian bihurtzeak erregai garbiak ekoizteko bide bat irekitzen du, gas naturalaren alternatiba gisa erabil daitekeen metanoa, esaterako.
“Etorkizunean erregai fosilen erabilera jaitsi eginen da, eta beharrezkoa da karbono-iturri alternatiboak bilatzea — adierazi du Mikel Imizcozek, zeinaren doktoretza-tesia INAMAT2 Institutuko hiru ikertzailek zuzendu baitute: Luis Gandía Pascual, Alberto Navajas León eta Ismael Pellejero Alcázar—. Alde horretatik, nire tesiaren helburua da CO₂-ari probetxua ateratzea, metanoa bezalako erregaiak sintetizatzeko lehengai- eta karbono-iturri gisa. Metano hori gas naturalaren emisioen ordezko neutro gisa erabiltzen ahal da, erregai fosil horren % 83 eta % 97 artean metanoa baita, meatokiaren arabera. Horrela, metano berriztagarria erregai gisa erabil liteke zentral termikoetan, eta karbono-emisio neutroak sortuko lituzke: errekuntzan sortzen den CO2-a aurretik harrapatu eta erregaiaren sintesirako lehengai gisa erabili zen bera da. Metano berriztagarria ere funtsezko elementua izan liteke errepideko garraioan, diesel motorretan aplika baitaiteke”.
Duela mende batetik baino gehiagotik ezagutzen den erreakzio kimikoa
CO2-a CH4 bihurtzeko, kimikari nafarrak Sabatierren erreakzioa aztertu du bere tesian. Prozesu hori 1902an planteatu zen lehen aldiz, eta prozesu horretan karbono dioxidoa hidrogenoarekin (H2) konbinatzen da metanoa eta ura sortzeko. Metano hori erregai garbitzat hartu ahal izateko, CO2-a iturri igorle bat harrapatuta lortu behar da, eta hidrogenoak jatorria izan behar du urak energia berriztagarriarekin egindako elektrolisian. Gailu elektrokimiko bati korronte elektriko bat aplikatzean datza, ura bi elementutan deskonposatzeko: hidrogenoa eta oxigenoa. Bi elementu horiek bereiz lortzen dira. Aplikatutako elektrizitatea jatorri berriztagarrikoa bada, hala nola jatorria eguzkian duena, eolikoa edo hidroelektrikoa, lortutako hidrogenoari hidrogeno berdea deitzen zaio, eta harrapatutako CO2-aren bidez Sabatierren erreakzioan sortutako metanoa erregai garbitzat hartuko da, gas naturalaren propietate kimiko eta aplikazio berekin.
Sabatierren erreakzioa gertatzeko, karbono dioxidoaz eta hidrogenoaz gain, katalizatzaile heterogeneo bat erabili behar da, gas molekulen arteko interakzioa errazteko eta erreakzio kimikoa bizkortzeko. Era berean, erreakzioa hasteko eta mantentzeko, sistemari energia eman behar zaio.
“Hasieratik planteatutako ikerketa honen berrikuntza nagusietako bat izan da erreakzioa hasteko eta mantentzeko behar zen energia-iturriak, neurri batean behintzat, eguzkiaren argia izan behar zuela”, adierazi du Mikel Imizcozek. Horrela, ikertzaileak foto-termokatalisi izeneko diziplina berritzaile batean lan egin zuen. “Foto-termokatalizatzaileek eguzkiaren energia guztia baliatzen dute berotzeko — ekarpen termokimikoa — eta/edo elektroien eszitazioa eragiteko — ekarpen fotokimikoa —, bi prozesuek erreakzio kimikoa eragin dezaten. Katalizatzailea argitzen denean bi prozesu horiek bereiztea oso komenigarria da haren diseinua hobetu ahal izateko, eta hori izan da doktoretza-tesiaren helburu nagusietako bat”, azaldu du Mikel Imizcozek, zeinak metodo bat garatu baitu prozesu horren ekarpen fotokimikoak eta termokimikoak bereizteko.
Eguzkia, energia-iturri bakar
Azken kontzeptuaren froga gisa, katalizatzaileak, rutenioan eta nikelean oinarrituak, eguzki-argi kontzentratuan jarri ziren ikusgai, Sabatierren erreakzioa sortzeko. Horrela, karbono dioxidoan oinarrituta metanoa sortu zen, erreakzio-tenperaturara iristeko energia-ekarpen gehigarririk egin beharrik gabe, eta hori normalean bero-ekarpen gehigarriaren bidez egiten da. Horrela, ikertzaileak katalizatzaile horien aplikagarritasuna frogatu zuen benetako argiztapen baldintzetan: kalera atera zen erreakzio kimikoa gauzatzeko, eguzkiaren argia energia iturri bakar gisa erabiliz.
Mikel Imizcozen doktoretza-tesiaren emaitzetako batzuk “Applied Catalysis B: Environment and Energy”[3] aldizkari zientifikoan argitaratu dira. Aldizkari hori eragin handienekoa da ingurumen-ingeniaritzaren arloan eta laugarrena ingeniaritza kimikoaren arloan, Journal Citation Reports (JCR) aldizkariaren 2023ko txostenaren arabera. Faktore hori aldizkari zientifikoen kalitate-adierazleen artean ezagunena eta baloratuena da, eta Clarivate Analytics enpresa iparramerikarrak ematen du (lehen, Thomson Reuters).
Curriculum laburra
Mikel Imizcozek Kimikako Gradua egin zuen 2013tik 2017ra bitartean. Graduatu zen udan, ikerketa-egonaldia egin zuen Erasmus+ programaren bidez Belfasteko (Erresuma Batua) Queen’s University-n. Ondoren, Valentziako Unibertsitate Politeknikoaren, Valentziako Unibertsitatearen eta Castellóko Jaume I Unibertsitatearen Kimika Jasangarriko Unibertsitatearteko Masterra egin zuen.
Graduondokoa amaitzean, NUPen hasi zen doktoretza-tesia egiten Zientziaren, Berrikuntzaren eta Unibertsitateen Ministerioak emandako Unibertsitateko Irakasleen Prestakuntzarako laguntza bati esker. 2022an, hilabete eta erdiko egonaldi laburra egin zuen Saudi Arabiako King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) unibertsitatean, Nafarroako Gobernuaren Mugikortasun Laguntza batek finantzatuta.
Bere ikerketa-ibilbidean, Mikel Imizcozek zortzi artikulu zientifiko argitaratu ditu, eta bere ikasketa eta master amaierako proiektuen, ikerketa-egonaldien eta doktoretza-tesien emaitzak jasotzen dituzte. Gainera, bere lana nazioarteko hainbat kongresutan aurkeztu du, bai eta NUPen barneko zenbait mintegitan ere.
Doktore berriak ikerketa eta dibulgazio zientifikoa uztartzen ditu, zenbait jardueratan parte hartu baitu, hala nola NUPeko Ikertzaileen Gau Europarra, Nafarroako Ikertzaile Gazteen Topaketa (Nabirra Ciencia) eta Elhuyar Fundazioak eta Iruñeko Planetarioko STEM Planetak antolatutako parekoen topaketa.
Argazkia: Mikel Imizcoz, NUPen INAMAT2 Institutuaren laborategi batean.
[1] https://www.unavarra.es/eu/sites/research-institutes/inamat2.html
[2] https://academica-e.unavarra.es/entities/publication/3f71354c-2699-4ea6-8a67-b4d6fcdc6084
[3] Assessing thermal and nonthermal contributions during CO2 hydrogenation over ruthenium catalysts: Effects of the illumination conditions and the nature of the support – ScienceDirect