El biogas producido a partir de la descomposición anaeróbica de material orgánico posee concentraciones casi iguales de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). El reformado seco de metano (DRM) combina estos gases generando monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2).

Es por ello que el DRM ha recibido un mayor interés debido a que es un proceso atractivo y prometedor para el conversión de gases de efecto invernadero en gas de síntesis (syngas) o como proceso previo a la fabricación de numerosos productos químicos.

En la actualidad hay dos cuestiones clave que deben abordarse para optimizar el proceso de DRM para aplicaciones industriales: 1. Mejorar la activación de CH4 y de CO2 y 2. Mitigar la desactivación por la deposición de carbono que se incrementa debido a las altas temperaturas (mayores a 800 K) necesarias para activar la reacción.

Un trabajo teórico-experimental llevado acabo por los Dres. Lustemberg y Busnengo en colaboración grupos de Estados Unidos y España, reporta el comportamiento de un catalizador de Ni-CeO2 altamente eficiente, estable y de bajo costo para el DRM a temperatura relativamente baja (700 K).

La fase activa del catalizador consiste en pequeñas nanopartículas de níquel disperso sobre la superficie de ceria parcialmente reducida. Los experimentos de espectroscopía de fotoelectrones de rayos-x (XPS) a presión ambiente, indican que el metano se disocia sobre el Ni/CeO2 a bajas temperaturas (300 K), generando especies CHx y COx en la superficie del catalizador. La clave de esto reside en las interacciones fuertes del metal-soporte que activan al Ni para la disociación del metano. Los resultados teóricos obtenidos a través de cálculos de primeros principios confirman los resultados experimentales prediciendo una notable disminución en la barrera de activación del metano, la cual pasa de 0.9 eV en Ni(111) a solamente 0.15 eV en Ni/CeO2-x(111).

En este trabajo no solo se demostró que este catalizador mejora la activación del metano, sino que también no se detectan señales de especies carbonosas residuales bajo las condiciones experimentales estudiadas. Esto indica que el catalizador de Ni/CeO2 propuesto optimiza el reformado seco de metano de una manera limpia y eficiente.

Liu, Z., Grinter, D. C., Lustemberg, P. G., Nguyen-Phan, T.-D., Zhou, Y., Luo, S., Waluyo, I., Crumlin, E. J., Stacchiola, D. J., Zhou, J., Carrasco, J., Busnengo, H. F., Ganduglia-Pirovano, M. V., Senanayake, S. D. and Rodriguez, J. A. (2016), Dry Reforming of Methane on a Highly-Active Ni-CeO2 Catalyst: Effects of Metal-Support Interactions on C−H Bond Breaking. Angew. Chem. Int. Ed.. doi:10.1002/anie.201602489