Científicos de MIT han desarrollado un nuevo dispositivo capaz de eliminar el CO2 del aire a todos los niveles de concentración del gas. El sistema podría proporcionar una nueva herramienta para luchar contra el cambio climático.
Hasta el momento, la mayoría de los métodos para eliminar el dióxido de carbono de una corriente de gas requerían concentraciones muy altas del mismo, como las que se encuentran, por ejemplo, en las emisiones de humos de las plantas de energía a base de combustibles fósiles.
Por otro lado, del mismo modo se han desarrollado algunas variaciones que pueden funcionar con las bajas concentraciones encontradas en el aire, sin embargo el nuevo método desarrollado por los científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts -MIT– es significativamente menos costoso, y requiere una fracción mucho más pequeña de energía, explican los científicos en el artículo titulado «Faradaic electro-swing reactive adsorption for CO2 capture» publicado recientemente en la revista especializada Energy & Enviromental Science.
La nueva técnica está basada en hacer fluir el aire a través de una pila de placas electroquímicas cargadas. El dispositivo es esencialmente una batería grande y especializada que absorbe el dióxido de carbono del aire -u otra corriente de gas- que pasa sobre sus electrodos a medida que se carga, y luego libera el gas a medida que se descarga.
En funcionamiento, el dispositivo simplemente alternaría entre carga y descarga, haciendo circular aire fresco o gas a través del sistema durante el ciclo de carga, y luego se expulsaría el dióxido de carbono puro y concentrado durante la descarga.
Un proceso de dos direcciones
A medida que la batería se carga, se produce una reacción electroquímica en la superficie de cada uno de los electrodos de la batería. Estos están recubiertos con una sustancia llamada poliantraquinona, compuesta por nanotubos de carbono.
Los electrodos tienen una afinidad natural por el dióxido de carbono y reaccionan fácilmente con sus moléculas en la corriente de aire, incluso cuando está presente en concentraciones muy bajas.
La reacción inversa tiene lugar cuando la batería se descarga, durante la cual el dispositivo puede proporcionar parte de la energía necesaria para todo el sistema, y en el proceso expulsa una corriente de dióxido de carbono puro. Además, todo el sistema funciona a temperatura ambiente y presión de aire normal.
«La mayor ventaja de esta tecnología de captura o absorción de carbono es su naturaleza binaria», explica Sahag Voskian, quién desarrolló el proyecto durante la realización de su doctorado en el MIT.
«En otras palabras, el material del electrodo, por su naturaleza, tiene una alta o ninguna afinidad con el CO2, según el estado de carga o descarga de la batería. Sin embargo, otras reacciones utilizadas para la captura de carbono requieren pasos intermedios de procesamiento químico o el aporte de energía significativa, como el calor o las diferencias de presión».
CO2 en la atmósfera
«Esta afinidad binaria permite la captura de dióxido de carbono a cualquier concentración, incluidas a la de 400 partes por millón -ppm- de la atmósfera, y permite su liberación en cualquier corriente», explica Voskian.
Por ejemplo, si el producto final deseado es dióxido de carbono puro para ser usado en la carbonatación de bebidas, entonces una corriente de gas puro puede generarse a través de las placas. El gas capturado se libera y se une a la corriente.
En algunas plantas de embotellado de refrescos, se quema combustible fósil para generar el dióxido de carbono necesario para darles a las bebidas su efervescencia. Del mismo modo, algunos agricultores queman gas natural para producir dióxido de carbono para alimentar sus plantas en invernaderos.
Este nuevo sistema podría eliminar la necesidad de combustibles fósiles en estas aplicaciones, y en el proceso, en realidad están eliminando los gases de efecto invernadero del aire, explica el científico.
Alternativamente, la corriente de dióxido de carbono (CO2) puro podría comprimirse e inyectarse bajo tierra para su eliminación a largo plazo, o incluso convertirse en combustible a través de una serie de procesos químicos y electroquímicos.
«El proceso que utiliza este sistema para capturar y liberar dióxido de carbono es revolucionario», comenta orgulloso Voskian. «Todo esto se produce en condiciones ambientales, es decir, no es necesario el aporte térmico, de presión o químico. Solo estas delgadas láminas con ambas superficies activas, que pueden apilarse en una caja y conectarse a una fuente de electricidad», continúa.
Proyección a gran escala
«En mis laboratorios, nos hemos esforzado por desarrollar nuevas tecnologías para abordar una variedad de problemas ambientales que evitan la necesidad de fuentes de energía térmica, cambios en la presión del sistema o la adición de productos químicos para completar los ciclos de separación y liberación», explica por su parte Alan Hatton profesor de ingeniería química y coautor del estudio.
«Esta tecnología de captura de dióxido de carbono es una demostración clara del poder de los enfoques electroquímicos que requieren solo pequeños cambios de voltaje para impulsar las separaciones».
En comparación con otras tecnologías de captura de carbono existentes, este sistema es bastante eficiente desde el punto de vista energético, ya que utiliza aproximadamente un gigajulio de energía por tonelada de dióxido de carbono capturado de manera constante.
Otros métodos existentes tienen un consumo de energía que varía entre 1 y 10 gigajulios por tonelada, dependiendo de la concentración de entrada de dióxido de carbono.
Los investigadores han establecido una compañía llamada Verdox para comercializar el proceso y esperan desarrollar una planta a escala piloto en los próximos años. «El sistema es muy fácil de escalar», explica Voskian: «Si quieres más capacidad, solo necesitas hacer más electrodos» concluye.
Fuente: Héctor Rodríguez / National Geographic,
Artículo de referencia: https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/nuevo-metodo-para-limpiar-atmosfera_14871,
