El método de captura de carbono extrae el CO2 directamente del aire
Utilizando tecnología alimentada por humedad, los investigadores han descubierto varios iones nuevos que facilitan el secuestro de carbono de bajo consumo energético
Aunque el mundo empiece a descarbonizar lentamente los procesos industriales, para reducir las concentraciones de carbono atmosférico se necesitan tecnologías que eliminen el dióxido de carbono de la atmósfera, en lugar de impedir su generación.
Los nuevos iones facilitan la captura de carbono.
Dravid lab / Northwestern University
La captura de carbono típica captura el CO2 directamente de la fuente de un proceso intensivo en carbono. En cambio, la captura de carbono en el ambiente, o "captura directa en el aire" (DAC), puede extraer el carbono de las condiciones ambientales típicas y sirve como arma en la batalla contra el cambio climático, sobre todo a medida que empieza a disminuir la dependencia de los combustibles fósiles y, con ella, la necesidad de capturar carbono en el punto de origen.
Una nueva investigación de la Universidad Northwestern muestra un enfoque novedoso para capturar carbono de las condiciones ambientales que observa la relación entre el agua y el dióxido de carbono en los sistemas para informar sobre la técnica de "oscilación de la humedad", que captura CO2 a bajas humedades y lo libera a altas humedades. El planteamiento incorpora metodologías cinéticas innovadoras y una diversidad de iones, lo que permite eliminar el carbono de prácticamente cualquier lugar.
El estudio se publicó (3 de octubre) en la revista Environmental Science and Technology.
"No sólo estamos ampliando y optimizando la elección de iones para la captura de carbono, sino también ayudando a desentrañar las bases fundamentales de las complejas interacciones fluido-superficie", afirma Vinayak P. Dravid, de Northwestern, autor principal del estudio. "Este trabajo hace avanzar nuestra comprensión colectiva de la DAC, y nuestros datos y análisis proporcionan un fuerte impulso a la comunidad, tanto para los teóricos como para los experimentalistas, para seguir mejorando la captura de carbono en condiciones prácticas".
Dravid es catedrático Abraham Harris de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern y director de iniciativas globales del Instituto Internacional de Nanotecnología. John Hegarty y Benjamin Shindel, estudiantes de doctorado, son los coautores del artículo.
Shindel explicó que la idea del trabajo surgió del deseo de utilizar las condiciones ambientales para facilitar la reacción.
"Nos gustó la captura de carbono por humedad porque no tiene un coste energético definido", dijo Shindel. "Aunque se necesita cierta cantidad de energía para humedecer un volumen de aire, lo ideal sería poder obtener humedad 'gratis', energéticamente, apoyándose en un entorno que tenga depósitos naturales de aire seco y húmedo próximos entre sí".
El grupo también amplió el número de iones utilizados para hacer posible la reacción.
"No sólo hemos duplicado el número de iones que presentan la captura de carbono dependiente de la humedad deseada, sino que también hemos descubierto los sistemas de mayor rendimiento hasta ahora", afirmó John Hegarty.
En los últimos años, la captura dependiente de la humedad ha despegado. Los métodos tradicionales de captura de carbono utilizan sorbentes para capturar CO2 en el punto de origen y, a continuación, emplean calor o vacíos generados para liberar el CO2 del sorbente. Esto tiene un alto coste energético.
"La captura tradicional de carbono retiene firmemente el CO2, lo que significa que se necesita mucha energía para liberarlo y reutilizarlo", explica Hegarty.
Tampoco funciona en todas partes, según Shindel. La agricultura y los fabricantes de hormigón y acero, por ejemplo, contribuyen en gran medida a las emisiones, pero ocupan grandes huellas que hacen imposible capturar el carbono en una sola fuente.
Shindel añadió que los países más ricos deberían intentar reducir sus emisiones por debajo de cero mientras los países en desarrollo, que dependen más de la economía del carbono, reducen la producción de CO2.
Otro de los autores principales, el catedrático de química Omar Farha, tiene experiencia en explorar el papel de las estructuras de óxido metálico (MOF) para diversas aplicaciones, entre ellas la captura y secuestro de CO2.
"El DAC es un problema complejo y polifacético que requiere un enfoque interdisciplinario", afirma Farha. "Lo que aprecio de este trabajo son las mediciones detalladas y cuidadosas de parámetros complejos. Cualquier mecanismo propuesto debe explicar estas intrincadas observaciones".
En el pasado, los investigadores se han centrado en los iones carbonato y fosfato para facilitar la captura de la humedad y tienen hipótesis específicas sobre por qué estos iones concretos son eficaces. Pero el equipo de Dravid quería probar una gama más amplia de iones para ver cuáles eran los más eficaces. En general, descubrieron que los iones con la valencia más alta -sobre todo los fosfatos- eran los más eficaces y empezaron a bajar por una lista de iones polivalentes, descartando algunos, así como encontrando nuevos iones que funcionaban para esta aplicación, incluidos el silicato y el borato.
El equipo cree que futuros experimentos, junto con la modelización computacional, ayudarán a explicar mejor por qué ciertos iones son más eficaces que otros.
Ya hay empresas que trabajan para comercializar la captura directa de carbono en el aire, utilizando créditos de carbono para incentivar a las empresas a compensar sus emisiones. Muchas de ellas capturan carbono que ya se habría capturado mediante actividades como prácticas agrícolas modificadas, mientras que este enfoque captura sin ambigüedades CO2 directamente de la atmósfera, donde podría concentrarse y, en última instancia, almacenarse o reutilizarse.
El equipo de Dravid tiene previsto integrar estos materiales de captura de CO2 con su anterior plataforma de esponjas porosas, desarrollada para eliminar toxinas ambientales como petróleo, fosfatos y microplásticos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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