En un esfuerzo por mitigar el calentamiento climático causado por el hombre, los científicos se centran en formas de eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera. Científicos del Laboratorio Nacional Brookhaven (BNL) y la Universidad de Columbia (CU) acaban de anunciar una de las formas más novedosas de hacer esto.
El dióxido de carbono (CO2) es un potente gas de efecto invernadero, lo que significa que tiene la capacidad de absorber calor y calentar el planeta. Si bien es una parte natural de la atmósfera de la Tierra, Las actividades humanas han acelerado su liberación. y en 2021, se estimó que representó 79% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano. Por lo tanto, los científicos están tratando de encontrar formas de sacarlo de la atmósfera con la esperanza de que ayude a frenar, o incluso revertir, la peligrosa tendencia al calentamiento del planeta.
La semana pasada se anunció que los científicos estaban capaz de eliminar el CO2 del aire implementando un proceso de fijación en bacterias vivas. El año pasado, un Proceso de fabricación de hormigón que absorbe CO2 fue anunciado, al igual que una madera fabricada que era capaz de agarrar el gas. Y en 2022, se reveló que La planta de captura directa de aire para la eliminación de dióxido de carbono más grande del mundo. iba a construirse en Wyoming.
Ahora, los investigadores han anunciado uno de los enfoques más creativos para eliminar el CO2 del aire. Implica utilizar reacciones electroquímicas y termoquímicas a temperaturas relativamente bajas para convertir el gas nocivo en nanofibras de carbono beneficiosas.
Si bien ya se ha intentado convertir CO2 en nanofibras, el proceso ha requerido temperaturas excepcionalmente altas, superiores a los 1.000 °C (aproximadamente 1.832 °F). Los investigadores de BNL y CU solucionaron este requisito dividiendo el proceso de conversión en múltiples etapas utilizando diferentes procesos.
«Si se desacopla la reacción en varios pasos de subreacción, se puede considerar el uso de diferentes tipos de entrada de energía y catalizadores para que cada parte de la reacción funcione», dijo el autor principal del estudio, Zhenhua Xie.
En primer lugar, los investigadores utilizaron un electrocatalizador de paladio soportado sobre carbono, que descomponía una mezcla de CO2 y agua en monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2) cuando se introducía una corriente eléctrica.
Luego, recurrieron a un termocatalizador fabricado a partir de una aleación de hierro y cobalto. Esto les permitió convertir el CO de la primera etapa en nanofibras de carbono a una temperatura de sólo 400 °C (aproximadamente 452 °F), que, según dicen, es un nivel de calor mucho más alcanzable para usar a escalas industriales.
«Al combinar la electrocatálisis y la termocatálisis, estamos utilizando este proceso en tándem para lograr cosas que no se pueden lograr con ninguno de los dos procesos por separado», dijo Jingguang Chen de la CU, quien dirigió la investigación.
Es más, a medida que se formaron las nanofibras de carbono, alejaron el catalizador de la superficie, lo que permitió capturarlo y reutilizarlo. En términos de reutilización, los investigadores también afirman que el hidrógeno producido en la primera etapa también podría capturarse y reutilizarse como fuente de combustible.
«Para aplicaciones prácticas, ambos son realmente importantes: el análisis de la huella de CO2 y la reciclabilidad del catalizador», afirmó Chen. «Nuestros resultados técnicos y estos otros análisis muestran que esta estrategia en tándem abre una puerta para descarbonizar el CO2 en valiosos productos de carbono sólido y al mismo tiempo producir H2 renovable».
Debido a que son súper fuertes, los investigadores dicen que las nanofibras de carbono podrían tener una variedad de aplicaciones, particularmente como fortalecedoras del concreto.
«Se pueden poner nanofibras de carbono en el cemento para fortalecerlo», dijo Chen. “Eso encerraría el carbono en el hormigón durante al menos 50 años, potencialmente más. Para entonces, el mundo debería pasar a utilizar principalmente fuentes de energía renovables que no emitan carbono”.
La investigación ha sido publicada en la revista Catálisis de la naturaleza.