Simulación Computacional de la Disociación e Hidrogenación de CO2 en Catalizadores de Hierro

Abstract

El alto contenido de CO2 en la atmósfera es un grave problema ambiental debido a que provoca el llamado efecto invernadero. Una estrategia para disminuirlo consiste en utilizar este gas como materia prima para la obtención de productos de utilidad, mediante el empleo de catalizadores sólidos, con los que se busca la activación de al menos uno de los enlaces C-O para posibilitar una reacción posterior. Los catalizadores a base de Fe se utilizan para la obtención de hidrocarburos a partir de la hidrogenación de CO2. En este trabajo presentamos un estudio sobre las primeras etapas de este proceso, donde compiten principalmente dos reacciones: la ruptura de CO2 en CO + O y la hidrogenación para formar la especie formiato (HCOO). Se modelaron tres tipos de superficies: Fe(100), Fe(111) y Fe(310). Se encontró que la superficie Fe(111) es la menos activa para la ruptura hacia CO + O, con una barrera de activación alta de 136 kJ/mol; esta misma superficie muestra, a su vez, la barrera más baja para la formación de HCOO (35 kJ/mol). Sobre Fe(100) y Fe(310) las reacciones de disociación de CO2 y de formación de formiato son cinéticamente competitivas.