Nuevo método para capturar gases de efecto invernadero con luz
Investigadores suizos han desarrollado un nuevo método para capturar dióxido de carbono de la atmósfera mediante la luz.
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero es vital para retrasar el calentamiento global, pero reducir la dependencia de los combustibles fósiles y utilizar tecnologías más eficientes desde el punto de vista energético no es suficiente; capturar el dióxido de carbono atmosférico es clave para garantizar que se cumplan los objetivos climáticos.
Este gas debe almacenarse permanentemente bajo tierra o utilizarse como materia prima neutra en carbono en la industria, pero capturar el gas en primer lugar es complicado y las tecnologías actuales de captura de carbono consumen mucha energía y son costosas.
Los investigadores de ETH Zurich han desarrollado un medio para eliminar los gases de efecto invernadero de la atmósfera utilizando moléculas reactivas a la luz que influyen en la acidez de un líquido y capturan CO2, y requieren mucha menos energía.
Acidez muy importante
En los líquidos acuosos ácidos, el CO2 está presente como CO2, pero en los líquidos acuosos alcalinos reacciona para formar sales de ácido carbónico o carbonatos en una reacción química reversible y la acidez del líquido determina si contiene CO2 o un carbonato.
Al añadir fotoácidos (moléculas que reaccionan a la luz) al líquido, los investigadores pudieron influir en la acidez de su líquido: cuando se irradia con luz, el líquido se vuelve ácido, pero en la oscuridad vuelve a su estado original y el líquido se vuelve más alcalino.
¿Entonces, cómo funciona? El CO2 se separa del aire haciéndolo pasar a través de un líquido que contiene fotoácidos en la oscuridad. Como el líquido es alcalino, el CO2 reacciona y forma carbonatos. Una vez que se han acumulado suficientes sales, el líquido se expone a la luz, lo que lo vuelve ácido y los carbonatos se transforman en CO2. Luego, el gas burbujea fuera del líquido y se recoge en tanques de gas. Cuando se ha eliminado la mayor parte del CO2, la luz se apaga y el ciclo comienza de nuevo.
Sin embargo, hay un defecto; los fotoácidos utilizados son inestables en agua. "Durante nuestros primeros experimentos, nos dimos cuenta de que las moléculas se descompondrían al cabo de un día", explica Anna de Vries, estudiante de doctorado y autora principal del estudio publicado en la revista científica Chemistry of Materials.
de Vries y sus colegas analizaron la desintegración de la molécula y determinaron que necesitaban realizar la reacción en una mezcla de agua y un solvente orgánico, en lugar de solo agua. Esta mezcla les permitió mantener estables las moléculas de fotoácido en la solución durante casi un mes y garantizó que se pudiera usar la luz para cambiar la solución entre ácida y alcalina según fuera necesario; de lo contrario, la reacción sería irreversible.
Altas necesidades energéticas
Los métodos actuales de captura de carbono requieren calentamiento y enfriamiento cíclicos y consumen mucha energía, pero este nuevo método no necesita calentamiento ni enfriamiento, por lo que requiere mucha menos energía. Además, el método podría funcionar únicamente con la luz solar.
"Otro aspecto interesante de nuestro sistema es que podemos pasar de alcalino a ácido en segundos y volver a alcalino en minutos", dice de Vries. "Eso nos permite cambiar entre la captura y liberación de carbono mucho más rápidamente que en un sistema impulsado por la temperatura".
El siguiente paso es aumentar aún más la estabilidad de las moléculas de fotoácido e investigar los parámetros de todo el proceso para optimizarlo aún más.
Referencia de la noticia:
de Vries, A.; Goloviznina, K.; Manuel Reiter, M.; Salanne, M.; Lukatskayka, M. R.; Solvation-Tuned Photoacid as a Stable Light-Driven pH Switch for CO2 Capture and Release. Chemistry of Materials (2023).