Investigadores de la Universidad de Newcastle han desarrollado una nueva membrana alimentada por energía ambiental que bombea dióxido de carbono del aire.
La captura directa de aire fue identificada como una de las “siete separaciones químicas que cambiarán el mundo”. Esto se debe a que, aunque el dióxido de carbono es uno de los principales contribuyentes al cambio climático (liberamos 40 mil millones de toneladas a la atmósfera cada año), secuestrar dióxido de carbono del aire requiere su débil concentración (~ 0,04%) es muy difícil debido a
El profesor Ian Metcalf, catedrático de Tecnologías Emergentes de la Real Academia de Ingeniería de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Newcastle, Reino Unido, e investigador principal, dice: “Los procesos de separación débil son los más difíciles de realizar por dos razones principales. Son difíciles. La cinética (tasa ) la reacción química para eliminar el componente débil es demasiado lenta; en segundo lugar, se necesita mucha energía para concentrar el componente débil”.
Estos son dos desafíos que los investigadores de Newcastle (con colegas de la Universidad Victoria de Wellington, Nueva Zelanda, el Imperial College de Londres, Reino Unido, la Universidad de Oxford, Reino Unido, la Universidad de Strathclyde, Reino Unido y la UCL, Reino Unido) se han propuesto resolver. tu nueva membrana. Al utilizar las diferencias de humedad naturales como fuerza impulsora para extraer el dióxido de carbono del proceso, el equipo superó el desafío energético. La presencia de agua también aceleró el transporte de dióxido de carbono a través de la membrana, abordando el desafío cinético.
Publicado en obra. Energía de la naturaleza Y el Dr. Greg A. Mitch, miembro de la Real Academia de Ingeniería de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Newcastle (Reino Unido), explica: “La captura directa del viento será un componente importante del sistema energético del futuro. Fuentes móviles y distribuidas de dióxido de carbono que “No se puede descarbonizar fácilmente por otros medios”.
“En nuestro trabajo, demostramos la primera membrana sintética capaz de capturar dióxido de carbono del aire y aumentar su concentración sin aportes de energía tradicionales como calor o presión. Creo que una analogía útil podría ser una rueda hidráulica en un molino harinero. “Utiliza el transporte descendente de agua para impulsar la molienda, nosotros lo usamos para bombear dióxido de carbono del aire”.
Procesos de separación
Los procesos de segregación subyacen a la mayoría de los aspectos de la vida moderna. Desde los alimentos que comemos hasta los medicamentos que tomamos y el combustible o las baterías de nuestro automóvil, la mayoría de los productos que utilizamos pasan por varios procesos de separación. Además, los procesos de separación son importantes para reducir los desechos y la necesidad de remediación ambiental, como la captura directa de dióxido de carbono.
Sin embargo, en un mundo que avanza hacia una economía circular, los procesos de desacoplamiento serán aún más importantes. En este caso, la captura directa de aire se puede utilizar para proporcionar dióxido de carbono como materia prima para producir muchos de los productos de hidrocarburos que utilizamos hoy en día, pero con carbono neutro o incluso carbono negativo en el ciclo.
Lo más importante es que, junto con la transición a la energía renovable y la captura tradicional de carbono a partir de fuentes puntuales, como las centrales eléctricas, la captura directa del viento es esencial para lograr los objetivos climáticos, como se establece en el objetivo de 1,5 °C establecido.
Membrana que absorbe la humedad
El Dr. Evangelos Papaioannou, profesor titular de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Newcastle, Reino Unido, explica: “A partir del funcionamiento normal de la membrana, y como se describe en el artículo de investigación, el equipo desarrolló un nuevo carbón con diferente humectabilidad. Probó un dióxido -membrana permeable. Cuando la diferencia era alta en el lado de salida de la membrana, la membrana bombeaba espontáneamente dióxido de carbono hacia esa corriente de salida”.
Utilizando tomografía microcomputarizada de rayos X con colegas de la UCL y la Universidad de Oxford, el equipo pudo identificar la estructura de la membrana. Esto les permitió ofrecer comparaciones sólidas de rendimiento con otras membranas de última generación.
Un aspecto importante del trabajo fue modelar los procesos de membrana a escala molecular. Utilizando cálculos de la teoría funcional de la densidad con un colega de la Universidad Victoria de Wellington y el Imperial College de Londres, el equipo identificó “portadores” dentro de la membrana. El transportista transporta únicamente dióxido de carbono y agua, pero nada más. Se necesita agua para liberar dióxido de carbono de la membrana y se necesita dióxido de carbono para liberar agua. Debido a esto, la energía de la diferencia de humedad se puede utilizar para mover el dióxido de carbono de una concentración baja a una concentración alta a través de la membrana.
El profesor Metcalfe añadió: “Este ha sido un verdadero esfuerzo de equipo durante muchos años. Estamos muy agradecidos por el apoyo de nuestros colaboradores y el apoyo de la Real Academia de Ingeniería y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas”.
