Se pueden fabricar filtros de dióxido de carbono con una impresora 3D

09.06.2023 - Estados Unidos

Investigadores de NC State demostraron que es posible fabricar filtros de captura de dióxido de carbono mediante impresión 3D.

Sen Zhang and Jialong Shen, NC State

En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han demostrado que es posible fabricar filtros de captura de dióxido de carbono mediante impresión 3D. En concreto, imprimieron un material de hidrogel que puede contener anhidrasa carbónica, una enzima que acelera una reacción que convierte el dióxido de carbono y el agua en bicarbonato.

Los resultados, publicados en la revista Gels, sugieren que la impresión en 3D podría ser un método más rápido y versátil de fabricar diseños de filtros.

"Este proceso de fabricación, mediante impresión 3D, lo hace todo más rápido y preciso", afirma el autor principal del estudio, Jialong Shen, profesor adjunto de investigación de ingeniería textil, química y ciencias en NC State. "Si se tiene acceso a una impresora y a las materias primas, se puede fabricar este material funcional".

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En el estudio, los investigadores de la Escuela Wilson de Textiles de NC State mezclaron una solución que contenía dos compuestos orgánicos diferentes -o la "tinta" de impresión- y una enzima llamada anhidrasa carbónica. A continuación, los investigadores imprimieron filamentos del hidrogel en forma de hilo en una rejilla bidimensional mientras solidificaban la solución con luz ultravioleta a medida que se imprimía.

"Formulamos el hidrogel de manera que fuera lo bastante resistente mecánicamente para imprimirlo en 3D y también para extruirlo en un filamento continuo", explica Shen. "La inspiración de nuestro diseño fueron nuestras propias células, que tienen enzimas empaquetadas en espacios compartimentados, llenos de un fluido. Ese tipo de entorno es bueno para ayudar a las enzimas a hacer su trabajo".

Los investigadores probaron las propiedades del material para saber hasta qué punto se doblaría y retorcería, e investigaron el rendimiento del filtro en la captura de carbono. En un experimento a pequeña escala, descubrieron que el filtro capturaba el 24% del dióxido de carbono de una mezcla de gases. Aunque la tasa de captura es inferior a la conseguida en diseños anteriores, el filtro tenía menos de una pulgada (2 centímetros) de diámetro y podría fabricarse más grande y con distintas formas modulares para apilarlos en una columna alta. Según los investigadores, esto podría aumentar la eficacia de captura.

"Para conseguir una mayor tasa de captura, tendríamos que hacer el filtro de mayor diámetro o apilar más filtros unos encima de otros", explica Shen. "No creemos que eso sea un problema; ésta fue una prueba inicial a pequeña escala para facilitar las pruebas".

Los investigadores también probaron la durabilidad de la filtración del material, y descubrieron que conservaba el 52% de su rendimiento inicial de captura de carbono después de más de 1.000 horas.

"Este trabajo aún está en una fase inicial, pero nuestros hallazgos sugieren que hay nuevas formas de fabricar materiales para dispositivos de captura de carbono", afirma Sonja Salmon, coautora del estudio y profesora asociada de ingeniería textil, química y ciencias en NC State. "Ofrecemos esperanzas para la captura de carbono".

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