Los investigadores han desarrollado una forma económica y energéticamente eficiente de crear un material que pueda capturar dióxido de carbono directamente del aire.
Investigadores de la Universidad de Cambridge utilizaron un método para cargar carbón activado, que a menudo se usa en filtros de agua domésticos, en lugar de cargar una batería.
Cargando la ‘esponja’ de carbón con iones que forman enlaces reversibles con el CO2los investigadores descubrieron que el material cargado podía capturar CO con éxito.2 directamente desde el aire.
La esponja de carbón cargada también es potencialmente más eficiente energéticamente que los métodos actuales de captura de carbono, ya que requiere temperaturas mucho más bajas para eliminar el CO capturado.2 Para que se pueda almacenar. Los resultados se publican en la revista. La naturaleza.
“Capturar las emisiones de carbono de la atmósfera es un último recurso, pero dada la magnitud de la emergencia climática, es algo que debemos investigar”, dijo el Dr. Alexander Force del Departamento de Química Yusuf Hameed, quien dirigió la investigación. ” “Lo primero y más importante que debemos hacer es reducir las emisiones globales de carbono, pero también las emisiones de gases de efecto invernadero para lograr emisiones netas cero y limitar los peores efectos del cambio climático. Siendo realistas, podemos hacer cualquier cosa”.
La captura directa de aire, que utiliza materiales similares a esponjas para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera, es un método potencial para la captura de carbono, pero los enfoques actuales son costosos, requieren altas temperaturas y el uso de gas natural es necesario y carece de estabilidad.
“Se han realizado algunos trabajos prometedores sobre el uso de materiales porosos para capturar carbono de la atmósfera”, dijo Force. “Queríamos ver si el carbón activado podría ser una opción, porque es barato, estable y escalable”.
El carbón activado se utiliza en muchas aplicaciones de purificación, como filtros de agua, pero generalmente no puede capturar CO.2 Desde el aire, Faris y sus colegas propusieron que si el carbón activado pudiera cargarse como una batería, podría ser un material adecuado para la captura de carbono.
Al cargar una batería, se inyectan iones cargados en uno de los electrodos de la batería. Los investigadores plantearon la hipótesis de que cargar carbón activado con compuestos químicos llamados hidróxidos lo haría adecuado para la captura de carbono, ya que los hidróxidos forman enlaces reversibles con el CO.2.
El equipo utilizó un proceso de carga similar a una batería para cargar un paño de carbón activado barato con iones de hidróxido. En este proceso, la tela actúa esencialmente como electrodo en la batería y los iones de hidróxido se acumulan en los diminutos poros del carbón. Al final del proceso de carga, el carbón se retira de la “batería”, se lava y se seca.
Las pruebas de la esponja de carbón cargada demostraron que podía capturar CO con éxito.2 directamente del aire, gracias al mecanismo de unión de los hidróxidos.
Force dijo que es una nueva forma de fabricar materiales mediante un proceso similar a una batería. “Y las tasas de CO2 La posesión ya se compara con el material existente. Pero aún más prometedor es que este método puede consumir muy poca energía, ya que no necesitamos altas temperaturas para acumular CO.2 y recrear la esponja de carbón.”
para la acumulación de CO2 A partir del carbón vegetal, para poder limpiarlo y almacenarlo, se calienta el material para revertir el hidróxido-CO.2 enlaces en la mayoría de los materiales utilizados actualmente para CO.2 Para capturar aire, el material debe calentarse a temperaturas de hasta 900 °C, a menudo utilizando gas natural. Sin embargo, la esponja de carbón cargada desarrollada por el equipo de Cambridge sólo requiere calentarse a 90-100°C, una temperatura que se puede alcanzar utilizando electricidad renovable. Los materiales se calientan mediante un sistema de calentamiento por resistencia, que esencialmente los calienta de adentro hacia afuera, lo que hace que el proceso sea más rápido y consuma menos energía.
Sin embargo, existen limitaciones en los materiales en los que los investigadores están trabajando ahora. “Ahora estamos trabajando para aumentar la cantidad de dióxido de carbono que se puede capturar, y particularmente en condiciones húmedas donde nuestra eficiencia disminuye”, dijo Force.
Los investigadores dicen que su enfoque podría ser útil en campos más allá de la captura de carbono, ya que los agujeros en el carbón y los iones inyectados en ellos pueden ajustarse para capturar una variedad de moléculas.
“Este enfoque fue una idea un poco loca que se nos ocurrió durante el bloqueo de Covid-19, por lo que siempre es emocionante cuando estas ideas realmente funcionan”, dijo Force. “Este enfoque abre la puerta a fabricar todo tipo de materiales para diferentes aplicaciones, de una manera sencilla y energéticamente eficiente”.
Se ha presentado una patente y la investigación se está comercializando en colaboración con Cambridge Enterprise, el brazo de comercialización de la universidad.
La investigación fue apoyada en parte por Leverhulme Trust, la Royal Society, el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), parte de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI) y el Centro de Cambridge para la Reparación del Clima.
