Un equipo internacional de investigación halla un nuevo material para extraer CO2 del aire y los gases de escape
Síntesis satisfactoria del material COF-999
Los expertos en clima están de acuerdo: Para atajar la crisis climática, no sólo habrá que reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2), sino también filtrar directamente este gas nocivo del aire y de los gases de escape. Para ello, los científicos trabajan en tecnologías de "captura directa del aire" y buscan materiales adecuados que puedan ligar (adsorber) eficazmente las moléculasde CO2 y liberarlas en forma concentrada al aumentar la temperatura, lo que permitiría almacenar el gas bajo tierra, por ejemplo.
Éxito de la síntesis del material COF-999
En la revista Nature, un equipo internacional de investigadores, entre los que se encuentra el Prof. Dr. Joachim Sauer, de la Universidad Humboldt de Berlín (HU), informa sobre la síntesis química del material especial COF-999, realizada por el estudiante de doctorado Zihui Zhou, del grupo de investigación del Prof. Dr. Omar Yaghi, de la Universidad de California (UC) en Berkeley. El material es un compuesto de estructura orgánica (Covalent Organic Framework - COF), en el que las poliaminas unidas a la estructura en los poros son responsables de la adsorción de moléculas de dióxido de carbono.
"Resulta sorprendente que este material no sólo tenga una capacidad de absorción deCO2 muy elevada, sino que esta capacidad sea incluso varias veces superior en presencia de agua. El agua, que siempre está presente en el aire ambiente y en los gases de escape, no molesta aquí, sino que sorprendentemente tiene un efecto extremadamente positivo", afirma Sauer, reputado químico cuántico e investigador principal del Departamento de Química de la Humboldt-Universität.
Un investigador de la HU aclara el funcionamiento del COF-999 mediante cálculos de química cuántica
Como miembro del equipo de investigación, Joachim Sauer fue responsable de la elucidación química cuántica del funcionamiento del material a nivel atómico. Los conocimientos obtenidos en los experimentos no bastaban para determinar la ubicación exacta de los átomos (grupos amina) en la estructura sólida porosa donde se "acoplan" lasmoléculas de CO2. Por tanto, el primer paso consistió en establecer un modelo estructural coherente con los hallazgos experimentales. En el segundo paso crítico, era necesario calcular la fuerza con la queel CO2 se une a los distintos grupos aminos en diferentes posiciones y cómo cambia esto en presencia de moléculas de agua (H2O).
Prof. Dr. Joachim Sauer: "Nuestros cálculos de química cuántica son indispensables porque comprender cómo funcionan las cosas a nivel atómico es la base para desarrollar materiales aún mejores. Actualmente trabajamos en ello con nuestros socios de la UC Berkeley y la Universidad de Chicago".
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Publicación original
Zihui Zhou, Tianqiong Ma, Heyang Zhang, Saumil Chheda, Haozhe Li, Kaiyu Wang, Sebastian Ehrling, Raynald Giovine, Chuanshuai Li, Ali H. Alawadhi, Marwan M. Abduljawad, Majed O. Alawad, Laura Gagliardi, Joachim Sauer, Omar M. Yaghi; "Carbon dioxide capture from open air using covalent organic frameworks"; Nature, Volume 635, 2024-10-23
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