Mitigar los efectos del cambio climático se ha convertido en un tema importante en todo el mundo, y los países y organizaciones internacionales están desarrollando diversas estrategias para abordar el problema. Reducir el CO2 Con las emisiones en la cima, las tecnologías de captura de carbono son un camino prometedor a seguir.
Sin embargo, cerrar la brecha entre la investigación y la implementación práctica de soluciones de captura de carbono ha demostrado ser muy difícil, de ahí su verdadero nombre: “valle de la muerte”. El desafío se ve agravado aún más por la necesidad de tener en cuenta las perspectivas y preferencias de diversas partes interesadas a lo largo del proceso.
Tradicionalmente, el desarrollo de tecnologías de captura de carbono comienza con los químicos que diseñan materiales y los ingenieros desarrollan procesos, mientras que los impactos económicos y ambientales se evalúan más adelante. Los resultados suelen ser subóptimos y sólo retrasan la implementación de soluciones del mundo real.
En respuesta, los científicos dirigidos por Berend Smit en EPFL y Susana García en la Universidad Heriot-Watt han desarrollado la plataforma PrISMA (Process-Aware Design of Tailor-Made Sorbent Materials): una herramienta innovadora que combina a la perfección ciencia, diseño de procesos y tecnología. Economía y evaluación del ciclo de vida, teniendo en cuenta las perspectivas de múltiples partes interesadas desde el principio.
Utilizando simulaciones avanzadas y aprendizaje automático, PriSMA puede identificar las soluciones más eficientes y sostenibles, y predecir el rendimiento de nuevos materiales, lo que lo distingue como una poderosa herramienta en la lucha contra el cambio climático.
Evaluación de KPI
PRIISMA evalúa cuatro indicadores clave de rendimiento (KPI) o “capas” para evaluar la viabilidad de un material de captura de carbono desde su desarrollo inicial hasta su implementación en una planta de captura de carbono completa.
- Capa de material: Utilizando datos experimentales y simulaciones moleculares, la plataforma predice las propiedades de adsorción de posibles materiales absorbentes.
- Capa de proceso: PRIISMA calcula los parámetros de rendimiento del proceso, como pureza, recuperación y requisitos energéticos.
- Capa de Análisis Tecnoeconómico: PRISMA evalúa la viabilidad económica y técnica de una planta de captura de carbono.
- Arreglos de viviendacapa: PRISMA evalúa los impactos ambientales durante todo el ciclo de vida de una planta, garantizando una sostenibilidad integral.
Probando PRISMA en estudios de casos
Los científicos utilizaron PRISMA para comparar más de sesenta estudios de casos del mundo real, incluido el CO.2 Obtenido de diferentes fuentes con diferentes tecnologías en cinco regiones del mundo. Al considerar las perspectivas de múltiples partes interesadas, PRISMA ayudó a identificar las soluciones más efectivas y sostenibles.
“Una de las características únicas de la plataforma PriSMA es su capacidad para predecir el rendimiento de nuevos materiales mediante simulaciones avanzadas y aprendizaje automático”, afirma Berend Smit. “Este método innovador acelera el descubrimiento de materiales de alto rendimiento para la captura de carbono, superando los métodos tradicionales de prueba y error”.
Simulaciones moleculares
La plataforma integra la teoría funcional de la densidad (DFT) y la simulación molecular para predecir las propiedades de los materiales necesarias para el diseño de procesos. El equipo probó este enfoque en un CO.2 La planta de captura analiza las emisiones indirectas durante 30 años de funcionamiento de la planta y combina esto con una evaluación tecnoeconómica, que estima el coste del proceso.
“Pudimos correlacionar el movimiento de los electrones en el nivel DFT para calcular la cantidad total de CO.2 Se realizó una captura a lo largo de los 30 años de vida útil de la planta y a qué coste”, afirma Berend Smit.
La perspectiva de las partes interesadas
PRIISMA proporciona información valiosa a diversas partes interesadas, ofrece a los ingenieros las herramientas para diseñar procesos de captura de carbono altamente eficientes y rentables y guía a los químicos sobre las propiedades moleculares que mejoran el rendimiento del material.
Los administradores ambientales obtienen acceso a evaluaciones integrales de los impactos ambientales, lo que permite una toma de decisiones más informada, mientras que los inversores se benefician de análisis económicos detallados que reducen los riesgos e incertidumbres asociados con la inversión en nuevas tecnologías.
Descubrimiento de nuevos contenidos.
PRIISMA puede acelerar el descubrimiento de materiales de alto rendimiento para la captura de carbono, evitando los métodos tradicionales de prueba y error. Sus herramientas interactivas permiten a los usuarios explorar más de 1200 materiales y comprender las compensaciones entre costo, impacto ambiental y eficiencia técnica.
Este enfoque holístico garantiza que las soluciones seleccionadas capturen CO.2 Eficazmente y al mismo tiempo reducir el impacto ambiental general.
Una forma en que Smit imagina que se utilizará PRISMA es en el descubrimiento de estructuras organometálicas (MOF), materiales porosos con una amplia gama de aplicaciones, incluida la captura de carbono. “La idea es que los químicos puedan cargar las estructuras cristalinas de sus MOF y la plataforma clasifique esos materiales para cada tipo de proceso de captura”, afirma. “Por lo tanto, incluso los químicos que no tienen un conocimiento detallado de las tecnologías de captura de carbono pueden obtener información sobre qué MOF está funcionando mejor y por qué”.
PRIISMA puede acelerar el desarrollo de tecnologías de captura de carbono, ayudando a lograr emisiones netas cero al unir a todas las partes interesadas relevantes en las primeras etapas del proceso de investigación. Al proporcionar una descripción general completa de los materiales y procesos, PRISMA permite una toma de decisiones más informada, lo que conduce a soluciones de captura de carbono más eficientes y sostenibles.
