Lucha contra el cambio climático: las pilas reciclables eliminan CO2 de la atmósfera
Científicas de la Universidad de Paderborn galardonadas con un premio de investigación
Con la nueva Ley de protección del clima, Alemania se ha comprometido a lograr la neutralidad de los gases de efecto invernadero para 2045. Para lograrlo, hay que evitar las emisiones, eliminar el CO2 de la atmósfera y sustituir los combustibles fósiles por fuentes de energía renovables. Sin embargo, según los expertos, después de 2045 seguirá siendo necesario capturar CO2 para luego utilizarlo o almacenarlo en capas profundas de roca, lo que se conoce por las abreviaturas CCS, CCU y CCUS ("Carbon Capture, Utilisation and Storage"). Un nuevo proyecto de investigación de la Universidad de Paderborn, en el que se van a desarrollar las llamadas "baterías de CO2 de metales de transición (TMBC)", está al servicio de estos empeños. Las baterías prometen no sólo almacenar energía renovable, sino también reducirlas emisiones de CO2. La profesora titular Dra. María Nieves López Salas y la PD Dra. Teresa de los Arcos de Pedro, ambas del Departamento de Química, han sido galardonadas con el premio de investigación de la universidad por su proyecto "CO2BATT".
Reducción de CO2 mediante electrodos innovadores
"Las baterías de CO2 ofrecen un gran potencial para la protección del clima. Podrían ayudar a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y allanar el camino hacia fuentes de energía más respetuosas con el medio ambiente", explica López Salas, cuya investigación se centra en la química de materiales sostenibles. "Pero también plantean grandes retos", prosigue. Los obstáculos actuales van desde la baja solubilidad del dióxido de carbono a la elevada sobretensión que se produce durante la conversión del CO2 gaseoso en carbonato sólido en el cátodo. Además, los subproductos no deseados que se forman durante este proceso dañan los materiales del cátodo.
A modo de comparación: las baterías convencionales de iones de litio tienen dos electrodos. Un ánodo -coloquialmente denominado polo negativo- y un cátodo, el polo positivo, donde se almacena la energía mediante diversas reacciones químicas. Sin embargo, tienen un gran punto débil, ya que "las baterías de iones de litio no son reciclables". Por eso, en favor de los aspectos de sostenibilidad, consideramos el ciclo de producto de las TMBC desde el principio", añade de los Arcos de Pedro. Aquí es donde entra en juego CO2BATT: "Mediante espectroscopia avanzada de rayos X, queremos conocer en profundidad las interacciones en lareducción de CO2 en cátodos de carbono enriquecidos con metales de transición como hierro, zinc o aluminio. Este es el camino para desarrollar nuevas baterías totalmente reciclables que generen energía a partir del CO2 que retiran de la atmósfera", prosigue de los Arcos de Pedro. López Salas añade: "El reto es conseguir una alta actividad y selectividad deconversión del CO2. Para lograrlo, es importante conocer los sitios específicos de la superficie carbono-metal que influyen en la conversión de iones de metales de transición en un carbonato mediante lareducción de CO2. Sin embargo, esto apenas se ha investigado hasta ahora".
El proyecto se divide en varios paquetes de trabajo, desde la producción de materiales catódicos hasta ensayos electroquímicos y el desarrollo de una célula electroquímica especial para mediciones por espectroscopia de rayos X. Este enfoque integral permite a los investigadores comprender los mecanismos subyacentes ala reducción del CO2 y el almacenamiento de energía. El éxito de CO2BATT no sólo promete avances en el desarrollo de TMCB más eficientes, sino que también podría tener implicaciones para una gama más amplia de tecnologías decaptura y utilización de CO2.
Máxima distinción universitaria a la investigación sobre sostenibilidad
"Proyectos como CO2BATT son increíblemente relevantes. Están en consonancia con los esfuerzos globales de sostenibilidad y demuestran de manera impresionante el compromiso de la universidad con la promoción de soluciones innovadoras", afirma el Prof. Dr. Johannes Blömer para explicar la decisión de seleccionar el proyecto para el premio de investigación, dotado con 150.000 euros. El Vicerrector de Investigación y Jóvenes Científicos añade: "Al ampliar los conocimientos científicos sobre el almacenamiento de energía y la captura de carbono, CO2BATT contribuye a los esfuerzos mundiales por combatir el cambio climático y promover las tecnologías de energías renovables. Los resultados de la investigación podrían tener implicaciones de gran alcance y abrir nuevas vías para utilizar el CO2 como recurso."
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