Recrear el proceso de fotosíntesis natural en el que las plantas determinan la luz solar, el agua y el dióxido de carbono en energía es un objetivo perseguido desde hace mucho tiempo por la ciencia. A menudo descrito como una “hoja artificial”, estos sistemas podrían desempeñar un papel clave en la lucha contra el cambio climático, y un equipo de ingenieros acaba de acelerar el ritmo con una solución que captura dióxido de carbono a una velocidad 100 veces superior a la de las tecnologias actuales.
A lo largo de los años, hemos analizado una gran cantidad de sistemas de hojas artificiales que utilizan la luz solar para convertir el agua en combustibles líquidos y electricidad . Un ejemplo interesante provino de ingenieros de la Universidad de Illinois Chicago (UIC) en 2019. Tenía un diseño único que, según los creadores, lo hacía adecuado para su uso en el mundo real, a diferencia de otras soluciones de laboratorio que solo podrían funcionar con dióxido de carbono de tanques presurizados. .
A través de algunas definiciones clave en el diseño, los científicos ahora han llevado su rendimiento a nuevas alturas. El equipo producido materiales economicos para integrar una membrana cargada electricamente que actua como un gradiente de agua, con un lado seco y otro humedo. En el lado seco, un solvente orgánico se adhiere al dióxido de carbono capturado y lo convierte en bicarbonato concentrado, que se acumula en la membrana.
Luego, un electrodoméstico cargado positivamente en el lado húmedo atrae el bicarbonato a través de la membrana hacia la solución acuosa, donde se convierte nuevamente en dióxido de carbono para fabricar combustibles o en otras aplicaciones. Alterar la carga eléctrica puede acelerar o ralentizar la tasa de captura de carbono, que el científico encontró en su punto óptimo podría capturar 3,3 milimoles por hora por cada cuatro centímetros cuadrados (0,6 pulgadas cuadradas) de material.
Esta “tasa de flujo” se describe como muy alta y más de 100 veces mejor que los sistemas existentes. Es importante destacar que solo se requiere una cantidad insignificante de energía para impulsar las reacciones, a 0,4 kilojulios por hora, menos de lo que se necesita para hacer funcionar una bombilla LED de un vatio. Igualmente impresionante, el equipo dice que el sistema puede capturar dióxido de carbono a un precio de US$145 por tonelada, que está dentro de las pautas del Departamento de Energía de que estas tecnologías consiguieron costar $200 por tonelada o menos.
“Nuestro sistema de hojas artificiales se puede implementar fuera del laboratorio, donde tiene el potencial de desempeñar un papel importante en la reducción de los gases de efecto invernadero en la atmósfera gracias a su alta tasa de captura de carbono, costo relativamente bajo y energía moderada , incluso en comparación con los mejores sistemas basados en laboratorio”, dijo Meenesh Singh, profesor asistente de ingeniería química en la Facultad de Ingeniería de la UIC y autor correspondiente del artículo.
El dispositivo es lo suficientemente pequeño como para caber en una mochila y es modular por naturaleza, lo que significa que se pueden apilar varias unidades una encima de la otra para construir dispositivos adecuados para diferentes entornos.
“Es particularmente emocionante que esta aplicación en el mundo real de una hoja artificial impulsada por electrodiálisis tuviera un alto flujo con un área de superficie modular pequeña”, dijo Singh. “Esto significa que tiene el potencial de ser apilable, los módulos se pueden agregar o quitar para adaptarse más perfectamente a la necesidad y se pueden usar de manera asequible en hogares y aulas, no solo entre organizaciones industriales rentables. Un pequeño módulo del tamaño de un humidificador doméstico puede eliminar más de 1 kg de CO2 por día, y cuatro pilas de electrodiálisis industriales pueden capturar más de 300 kg de CO2 por hora de los gases de combustión”.
La investigación fue publicada en la revista Energy & Environmental Science .
Fuente: Universidad de Illinois Chicago
Nuevo Atlas. (2022c, 28 de enero). El nuevo diseño de «hoja artificial» aumenta la tasa de captura de carbono en 100 veces . Recuperado el 28 de enero de 2022, de https://newatlas.com/technology/novel-artificial-leaf-carbon-capture-rate-100x/