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Los materiales podrían capturar CO2 y hacerlo útil
A pesar de que se ha avanzado en la limitación de las emisiones de carbono en algunos países, particularmente en Europa y América del Norte, está claro que encontrar formas de capturar el dióxido de carbono de las chimeneas, o de la atmósfera, se está volviendo cada vez más imperativo. Los sistemas disponibles aumentan drásticamente el costo de la electricidad de las plantas equipadas con la tecnología. Y qué hacer con todo ese dióxido de carbono después de que se haya separado sigue siendo problemático.
La estructura intrincada y altamente porosa de las estructuras orgánicas covalentes las hace especialmente adecuadas para capturar dióxido de carbono.
Ahora, un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California, Berkeley, han ideó un método que utiliza estructuras moleculares superporosas conocidas como estructuras orgánicas covalentes , con catalizadores para convertir el dióxido de carbono en monóxido de carbono, que se puede utilizar para fabricar una variedad de materiales, incluidos combustibles, plásticos e incluso productos farmacéuticos.
Los nuevos materiales, dice Chris Chang, químico de la División de Ciencias Químicas de Berkeley Lab y uno de los colíderes del equipo de investigación, se basan en una estructura porosa altamente estable que está decorada con todos estos catalizadores. Aunque se trata de una investigación en etapa inicial y no está lista para escalar a niveles de plantas de energía, es un paso importante para encontrar formas prácticas de absorber y usar dióxido de carbono tanto en las corrientes de desechos como en el aire.
Incrustar los marcos con catalizadores químicos les permite convertir el dióxido de carbono en monóxido de carbono, que puede usarse como material de partida para productos químicos útiles.
Desarrollado por primera vez a mediados de la década de 2000 por Omar Yaghi , ahora profesor de química en UC Berkeley y codirector del Instituto de Nanociencias de Energía Kavli , los marcos orgánicos covalentes son cristales intrincados y altamente porosos que tienen una gama de aplicaciones potenciales en almacenamiento de gas, fotónica y varios procesos químicos. Son especialmente valiosos como materiales de captura de carbono porque funcionan en presencia de agua, lo que significa que puede eliminar los solventes orgánicos tóxicos que se utilizan en otras formas de captura de carbono; ya no estás solucionando un problema y creando otro, como dice Yaghi.
Capturar el carbono es la mitad de la solución; convertirlo en materiales utilizables es la segunda mitad. El desafío siempre ha sido, ¿podría convertirlo en algún material de partida que pueda usarse como materia prima para productos químicos útiles? dice Yaghi. Este trabajo es el primer paso hacia ese desafío.
El trabajo sobre la captura de carbono de los flujos de desechos de las centrales eléctricas se ha estancado en los últimos años (consulte Lo que la captura de carbono no puede hacer). Los enfoques actuales se centran en la captura posterior a la combustión, generalmente usando solventes basados en aminas; métodos de precombustión, como la gasificación del carbón antes de quemarlo; y oxicombustión, que quema carbón en oxígeno puro en lugar de aire. Todos son efectivos, pero son costosos e ineficientes. Y ninguno funcionará para eliminar el carbono de la atmósfera (ver ¿Puede realmente funcionar la extracción de CO2 de la atmósfera?).
El trabajo en técnicas novedosas, como la investigación de Yaghi y Chang y su equipo, podría abrir nuevas vías para hacer que la captura de carbono sea más factible. Una limitación es que la catálisis requiere energía: por lo tanto, el sistema para capturar y convertir el dióxido de carbono consumiría electricidad. Chang dice que uno de los objetivos es vincular dispositivos para la captura y conversión de carbono con paneles solares.
Capturar carbono de forma selectiva es un desafío abrumador, dice Yaghi. Y convertirlo en un material útil se suma a eso. Hace cinco años no podríamos haber dicho que podíamos hacerlo. Ahora no diría que lo hemos resuelto, pero ahora estamos en condiciones de decir que esto es factible.