La conversión del metano directamente en productos químicos valiosos y combustibles líquidos es un reto industrial que hasta ahora ha logrado desafiar a las mentes más brillantes de la química. En la actualidad, un catalizador desarrollado por Siluria Technologies afirma haber resuelto el problema.

La solución de Siluria es un catalizador que de forma eficiente convierte el metano en etileno, la materia prima que sustenta más de dos tercios de la producción química mundial. La empresa con sede en Menlo Park, California, y que recaudó 3,3 millones de dólares de empresas de capital riesgo el año pasado y espera anunciar más financiación este mes, afirma que tuvo éxito con un proceso de ensayo y error de fuerza bruta en el que puso a prueba unos nuevos compuestos con potencial catalítico. "El problema es demasiado difícil de analizar. Estamos atacándolo con una técnica experimental simple y robusta", afirma Alex Tkachenko, director general de Siluria.

Una forma barata y eficiente de convertir el metano en productos químicos líquidos y combustibles podría liberar a la industria química de su dependencia del petróleo, que resulta más caro y sucio. Sin embargo, golpear uno de los cuatro átomos de hidrógeno dispuestos alrededor de un átomo de carbono en el metano requiere tanta energía que el proceso tiende a salirse de control, quemando completamente la molécula de gas. "Si no podemos pararlo, acabamos obteniendo CO2", afirma Charles Musgrave, químico computacional en la Universidad de Colorado.

La aventura de activar el potencial químico del metano ha dejado tras de si un reguero de químicos frustrados. La firma de diseño de Catalysis, Catalytica pasó cinco años y gastó más de 10 millones de dólares en desarrollar un catalizador sofisticado y un proceso para convertir el metano en metanol, aunque su proceso acabó siendo demasiado costoso. Además, en 2008, Dow Chemical dedicó más de 6.4 millones a la investigación de la activación del metano, liderada por equipos de la Universidad de Northwestern y la Universidad de Cardiff en el Reino Unido. "Dow fue tan lejos como pudo. Una señal de lo difícil que realmente es este problema es que están financiando a otras empresas", afirma Musgrave.

¿Cómo podría Siluria superar esta dificultad? Haciendo que unos virus sin sentido se ocupen del diseño del catalizador. Su caballo de batalla es un virus de 900 nanómetros de largo y sólo nueve nanómetros de diámetro. El virus puede servir como plantilla para la formación de nanocables igualmente pequeños al ser expuesto a metales y otros elementos bajo las condiciones adecuadas. Siluria puede crear una variedad infinita de catalizadores potenciales mediante la mutación de la cubierta de proteínas del virus para que su superficie guíe la formación de nanocables, seleccionando la proporción de elementos introducidos en la plantilla, y ajustando el tiempo de ejecución y las condiciones del proceso. Para detectar la eficiencia de los catalizadores de metano, Siluria lleva a cabo un análisis de estas estructuras.

El sistema de descubrimiento de Siluria fue inventado por la bioingeniera del MIT Angela Belcher, que lo desarrolló más en una startup llamada Cambrios Technologies, de la cual es cofundadora. El sistema después se convirtió en Siluria, en 2008, cuando Cambrios enfocó su atención en la comercialización de un electrodo transparente para células solares y otros dispositivos electrónicos. Tkachenko afirma que el 95 por ciento de los esfuerzos de Siluria se destinan hoy día al proceso de transformación del metano en etileno.

La compañía salió del anonimato este verano gracias a la identificación de un novedoso catalizador de nanocables que se cree podría ser comercialmente viable. Erik Scher, vice presidente de Siluria para I+D, afirma que el catalizador de nanocables de Siluria puede activar el metano a "un par de cientos de grados" menos que los mejores catalizadores existentes, que según él operan entre 800°C y 950°C.

Las condiciones relativamente suaves deberían ofrecer dos ventajas, afirma. No sólo deberían evitar que el metano se queme, sino que también significa que los radicales de metilo resultantes son más propensos a permanecer en la superficie de los nanocables, en compañía de otros radicales de metilo, que después pueden reaccionar entre sí para formar etileno en lugar de salir de los nanocables para participar en otras reacciones—incluyendo aquellas que degradan el preciado producto de etileno.

Tkachenko asegura que el catalizador, si se aplica ampliamente a la producción de etileno, podría reducir los costes de la industria química en decenas de miles de millones de dólares anuales, y reducir las emisiones globales de dióxido de carbono en más de 100 millones de toneladas al año. La compañía espera utilizar su financiación prevista para entrar en el proceso piloto el próximo año. La validación de un reactor a escala de laboratorio que funcionase continuamente durante miles de horas conduciría a la creación de plantas de demostración comercial, con suerte en menos de cinco años—un ritmo agresivo para un proceso químico importante.

Expertos como Musgrave afirman que existen muchos peligros potenciales. Incluso si el catalizador de Siluria convierte selectivamente el metano en etileno a un alto ritmo de producción, señala, podría no generar etileno lo suficientemente rápido como para que el proceso sea viable comercialmente. "Puede que hayan resuelto el problema de la selectividad, pero podrían terminar sacrificando el volumen de negocios", afirma Musgrave.

Roy Periana, director de los Laboratorios de Energía y Materiales del Instituto de Investigación Scripps en Juniper, Florida, además de ser el químico que dirigió los esfuerzos de activación del metano en Catalytica, afirma que el rendimiento es algo crítico para cubrir el coste de billones de dólares de una planta química. Y el impacto tiene que ser "revolucionario", afirma Periana. "No están a punto de deshacerse de su planta de mil millones de dólares por sólo una mejora del 5 al 10 por ciento", advierte.