UNIVERSITAT DE VALENCIA

Un estudio publicado por cuatro grupos de investigación de las universidades de Valencia, La Laguna y California Los Angeles, y el Instituto de Tecnología Química revela que el dióxido de carbono a altas presiones y temperaturas interactúa de manera diferente con metales como el oro, el platino y el renio. El trabajo, basado en experimentos en laboratorio, es relevante para la búsqueda de nuevos compuestos de carbono que formen parte del manto terrestre. Además, propone una nueva metodología para este tipo de experimentos.

La importancia de esta investigación radica en las grandes cantidades de dióxido de carbono, CO2, almacenadas en la corteza terrestre en forma de carbonatos en las zonas de subducción (donde se unen placas oceánicas) y que se incorporan al manto terrestre. Dada la importancia de este gas en la temperatura de la Tierra, y por tanto su efecto en el cambio climático, conocer la estabilidad de las formas oxidadas del carbono y la existencia del mismo en el manto terrestre, son preguntas de gran relevancia en geofísica (ciencia que estudia todos los fenómenos relacionados con la estructura, las condiciones físicas y la historia evolutiva de la Tierra).

David Santamaría Pérez, investigador del Instituto de Ciencia de los Materiales y del Departamento de Física Aplicada y Electromagnetismo de la Universitat de València es el primer firmante de los dos artículos sobre esta investigación que se han publicado en las revistas Inorganic Chemistry y Nature Communications. En ellos se analiza el comportamiento del dióxido de carbono en las condiciones extremas de presión y temperatura del manto terrestre, con el objetivo de conocer en detalle su química.

“El primer paso para comprender el comportamiento de los minerales carbonato, es decir compuestos basados en oxígeno y carbono, en condiciones del interior terrestre es desvelar la reactividad química del CO2 en distintos entornos. Los experimentos en laboratorio profundizan en este conocimiento y permiten diseñar nuevas estrategias para reproducir las condiciones del interior terrestre, sin tener productos de reacción indeseados”, ha explicado David Santamaría.

Para estudiar este comportamiento, se llevan a cabo experimentos en laboratorio en cámaras de presión que tienen componentes hechos de metales como el renio. El trabajo desarrollado por el grupo coordinado por David Santamaría ha encontrado que este metal reacciona con el dióxido de carbono a una alta presión y forman óxido de renio, mientras que no se produce ninguna reacción del dióxido de carbono cuando se usan componentes hechos de oro o de platino.

Estos resultados han permitido rechazar las conclusiones de un trabajo previo publicado en la revista Nature Communications sobre la formación de una nueva solución sólida, un óxido de silicio y carbono. “Este trabajo abría la puerta a una nueva química a presiones relativamente bajas. El compuesto reportado era potencialmente relevante para los campos de Ciencias de la Tierra y de Materiales. Sin embargo, nuestro trabajo demuestra que el compuesto que se formaba a esas presiones era en realidad un óxido de renio, producto de la reacción con la cámara de presión del dispositivo experimental”, afirma David Santamaría.

Los resultados de la investigación publicada permiten proponer una nueva metodología para realizar experimentos con CO2 y minerales carbonatos a altas presiones y temperaturas, evitando el uso del renio en la cámara de presión. Además, esta metodología se ha empleado para buscar nuevos compuestos potencialmente estables, en estudios experimentales con los que se explora el comportamiento a altas temperaturas y presiones del sistema formado por dióxido de carbono y dióxido de silicio.

Fotónica y Semiconductores

La Unidad de Semiconductores bajo Condiciones Extremas (Grupo de Fotónica y Semiconductores) del Instituto Universitario de Ciencia de los Materiales ICMUV está especializada en el estudio de materiales en diferentes condiciones termodinámicas. Ha publicado numerosos artículos sobre propiedades ópticas y estructurales de materiales tecnológicos (óxidos nanocristalinos, materiales de gran dureza o ferroeléctricos, entre otros).

Artículos:

[1] D. Santamaria-Perez, C. McGuire, et al. (2016) Exploring the chemical reactivity between carbón dioxide and three transition metals (Au, Pt, and Re) at high pressures and temperatures. Inorg. Chem. 55, 10793.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.inorgchem.6b01858

[2] D.Santamaria-Perez, C. McGuire, et al. (2016) Strongly-driven Re + CO2 redox reaction at high-pressure, high-temperature conditions. Nature Commun. 7:13647.

http://www.nature.com/articles/ncomms13647

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