Captura de gases de efecto invernadero con ayuda de la luz
Los investigadores utilizan moléculas reactivas a la luz para influir en la acidez de un líquido y así capturar CO2
Investigadores de la ETH de Zúrich están desarrollando un nuevo método para eliminar elCO2 de la atmósfera. Se trata de moléculas que se vuelven ácidas cuando se exponen a la luz. Su nuevo proceso requiere mucha menos energía que las tecnologías convencionales.
Si queremos frenar el calentamiento global, tenemos que reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero. Entre otras cosas, tenemos que prescindir de los combustibles fósiles y utilizar tecnologías más eficientes desde el punto de vista energético. Sin embargo, reducir las emisiones por sí solo no bastará para cumplir los objetivos climáticos. También debemos capturar grandes cantidades del gas de efecto invernaderoCO2 de la atmósfera y almacenarlo permanentemente bajo tierra o utilizarlo como materia prima neutra en carbono en la industria. Desgraciadamente, las tecnologías de captura de carbono disponibles en la actualidad requieren mucha energía y, en consecuencia, son caras.
Por eso, investigadores de la ETH de Zúrich están desarrollando un nuevo método que utiliza la luz. Con este proceso, en el futuro, la energía necesaria para la captura de carbono procederá del sol.
Interruptor ácido controlado por luz
Dirigidos por Maria Lukatskaya, catedrática de Sistemas Electroquímicos de Energía, los científicos aprovechan el hecho de que en los líquidos acuosos ácidos, elCO2 está presente en forma deCO2, pero en los líquidos acuosos alcalinos reacciona para formar sales de ácido carbónico, conocidas como carbonatos. Esta reacción química es reversible. La acidez de un líquido determina si contieneCO2 o un carbonato.
Para influir en la acidez de su líquido, los investigadores le añadieron moléculas, llamadas fotoácidos, que reaccionan a la luz. Si a continuación se irradia dicho líquido con luz, las moléculas lo vuelven ácido. En la oscuridad, vuelven al estado original que hace que el líquido sea más alcalino.
Así funciona en detalle el método de los investigadores de la ETH: Los investigadores separan elCO2 del aire haciéndolo pasar por un líquido que contiene fotoácidos en la oscuridad. Como este líquido es alcalino, elCO2 reacciona y forma carbonatos. En cuanto las sales del líquido se han acumulado en un grado significativo, los investigadores irradian el líquido con luz. El líquido se acidifica y los carbonatos se transforman enCO2. ElCO2 burbujea fuera del líquido, igual que en una botella de refresco de cola, y puede recogerse en depósitos de gas. Cuando apenas quedaCO2 en el líquido, los investigadores apagan la luz y el ciclo vuelve a empezar, con el líquido listo para capturarCO2.
Todo depende de la mezcla
En la práctica, sin embargo, había un problema: los fotoácidos utilizados son inestables en el agua. "En nuestros primeros experimentos nos dimos cuenta de que las moléculas se descomponían al cabo de un día", explica Anna de Vries, estudiante de doctorado del grupo de Lukatskaya y autora principal del estudio.
Así que Lukatskaya, de Vries y sus colegas analizaron la descomposición de la molécula. Resolvieron el problema ejecutando la reacción no en agua, sino en una mezcla de agua y un disolvente orgánico. Los científicos lograron determinar la proporción óptima de ambos líquidos mediante experimentos de laboratorio y pudieron explicar sus resultados gracias a modelos de cálculo realizados por investigadores de la Universidad de la Sorbona de París.
Por un lado, esta mezcla les permitió mantener estables las moléculas de fotoácido en la solución durante casi un mes. Por otro, garantizó que la luz pudiera utilizarse para cambiar la solución de ácida a alcalina según fuera necesario. Si los investigadores utilizaran el disolvente orgánico sin agua, la reacción sería irreversible.
Sin calentamiento
Otros procesos de captura de carbono también son cíclicos. Un método establecido funciona con filtros que recogen las moléculas deCO2 a temperatura ambiente. Para extraer posteriormente elCO2 de los filtros, hay que calentarlos a unos 100 grados centígrados. Sin embargo, el calentamiento y la refrigeración consumen mucha energía: representan la mayor parte de la energía que necesita el método de los filtros. "En cambio, nuestro proceso no necesita ni calentamiento ni refrigeración, por lo que requiere mucha menos energía", afirma Lukatskaya. Además, el nuevo método de los investigadores del ETH puede funcionar sólo con luz solar.
"Otro aspecto interesante de nuestro sistema es que podemos pasar de alcalino a ácido en cuestión de segundos y volver a alcalino en cuestión de minutos. Eso nos permite cambiar entre captura y liberación de carbono mucho más rápidamente que en un sistema basado en la temperatura", explica de Vries.
Con este estudio, los investigadores han demostrado que los fotoácidos pueden utilizarse en el laboratorio para capturarCO2. Su próximo paso en el camino hacia la madurez comercial será aumentar aún más la estabilidad de las moléculas de fotoácidos. También tienen que investigar los parámetros de todo el proceso para optimizarlo aún más.
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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