Investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado un método económico y eficiente en energía para fabricar materiales que pueden capturar dióxido de carbono (CO2) directamente del aire.
Utilizando una técnica similar a la de cargar una batería, los científicos han encontrado una manera de cargar el carbón activado, comúnmente usado en filtros de agua domésticos, para que pueda capturar CO2 del aire.
¿Cómo funciona?
El Proceso de Carga
El equipo de investigación, liderado por el Dr. Alexander Forse del Departamento de Química Yusuf Hamied, utilizó un proceso de carga de batería para cargar una tela de carbón activado con iones de hidróxido.
Este proceso permite que los iones se acumulen en los poros del carbón activado, formando enlaces reversibles con el CO2.
Captura y Liberación de CO2
El material cargado, una vez removido del «sistema de batería», lavado y secado, puede capturar exitosamente CO2 directamente del aire. A diferencia de otros métodos de captura de carbono que requieren altas temperaturas (hasta 900°C), este nuevo material solo necesita ser calentado a temperaturas entre 90°C y 100°C para liberar el CO2 capturado, utilizando electricidad renovable.
Este método de calentamiento resistivo calienta el material de adentro hacia afuera, haciendo el proceso más rápido y menos intensivo en energía.
Ventajas y Desafíos
Eficiencia Energética
Este enfoque promete ser más eficiente en términos de energía comparado con los métodos actuales de captura de carbono. Las esponjas de carbón activado cargadas requieren temperaturas significativamente más bajas para liberar el CO2, lo que permite el uso de fuentes de energía renovable en lugar de gas natural.
Limitaciones Actuales
A pesar de los resultados prometedores, el equipo de investigación está trabajando para mejorar la capacidad de captura de CO2 del material, especialmente en condiciones de alta humedad donde el rendimiento disminuye.
Aplicaciones Futuras
El enfoque desarrollado por los investigadores no solo tiene potencial para la captura de carbono, sino que también podría ser útil en otros campos.
Los poros del carbón activado y los iones insertados pueden ajustarse para capturar una variedad de moléculas diferentes, abriendo puertas a numerosas aplicaciones.
Innovación en Tiempos de Crisis
El Dr. Forse menciona que esta idea surgió durante los confinamientos por la pandemia de Covid-19, destacando la creatividad y la innovación que pueden surgir en tiempos de crisis.
La investigación ha llevado a una patente y está siendo comercializada con el apoyo de Cambridge Enterprise, el brazo de comercialización de la Universidad de Cambridge.
Apoyo y Financiación
Este proyecto ha sido apoyado en parte por el Leverhulme Trust, la Royal Society, el Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), parte de UK Research and Innovation (UKRI), y el Centre for Climate Repair de Cambridge.
La captura de carbono directamente del aire es una medida de último recurso en la lucha contra el cambio climático, pero es una tecnología necesaria para lograr emisiones netas cero y limitar los peores efectos del cambio climático. La investigación del Dr. Forse y su equipo en la Universidad de Cambridge representa un paso significativo hacia métodos más sostenibles y eficientes para la captura de carbono, demostrando que la innovación puede surgir de los momentos más inesperados.
La captura de emisiones de carbono de la atmósfera es una medida de último recurso, pero dada la escala de la emergencia climática, es algo que necesitamos investigar. Lo primero y más urgente que debemos hacer es reducir las emisiones de carbono en todo el mundo, pero también se considera necesario eliminar los gases de efecto invernadero para lograr emisiones netas cero y limitar los peores efectos del cambio climático. Realísticamente, tenemos que hacer todo lo posible.
Dr. Alexander Forse
Referencia: Huaiguang Li et al. ‘ Capturando dióxido de carbono del aire con sorbentes cargados .’ Naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07449-2
Vía www.cam.ac.uk
¿Qué es el carbón activado?
El carbón activado es una forma de carbono procesada para tener pequeños, bajos volúmenes de poros que incrementan el área superficial disponible para adsorber o reaccionar químicamente. Debido a su alta porosidad y gran área superficial, es extremadamente eficaz para la adsorción de contaminantes y sustancias no deseadas.
Características del Carbón Activado
- Alta Área Superficial: El carbón activado tiene una estructura altamente porosa, lo que proporciona una gran área superficial (500-1500 m²/g) para la adsorción.
- Porosidad: Los poros en el carbón activado pueden variar en tamaño desde microporos (<2 nm) hasta mesoporos (2-50 nm), permitiendo la captura de una amplia gama de moléculas.
- Capacidad de Adsorción: La estructura porosa del carbón activado permite adsorber una gran variedad de contaminantes, tanto en fase gaseosa como líquida.
Producción del Carbón Activado
El carbón activado se produce a partir de materiales con alto contenido de carbono, como la madera, el carbón, cáscaras de coco y otros residuos orgánicos. El proceso de activación puede ser físico o químico:
- Activación Física: Implica el tratamiento del material carbonoso a altas temperaturas en presencia de gases oxidantes como vapor o dióxido de carbono.
- Activación Química: Involucra la impregnación del material con productos químicos activadores como ácido fosfórico o hidróxido de potasio, seguido de calentamiento.
Usos del Carbón Activado
El carbón activado tiene una amplia variedad de aplicaciones debido a su capacidad para adsorber contaminantes. Algunos de sus usos más comunes incluyen:
- Filtración de Agua: Se utiliza en filtros domésticos e industriales para eliminar cloro, sedimentos, compuestos orgánicos volátiles (COV) y otros contaminantes del agua.
- Purificación de Aire: En sistemas de ventilación y purificadores de aire, el carbón activado elimina olores, gases tóxicos y otros contaminantes del aire.
- Tratamiento de Intoxicaciones: En medicina, el carbón activado se administra para tratar sobredosis e intoxicaciones, ya que adsorbe rápidamente los venenos en el tracto gastrointestinal.
- Procesos Industriales: Se usa en la recuperación de metales preciosos, purificación de gases y en procesos de producción química.
Beneficios del Carbón Activado
- Eficiencia en la Adsorción: Es capaz de adsorber grandes cantidades de contaminantes debido a su alta área superficial.
- Versatilidad: Puede ser utilizado en diversas aplicaciones, tanto en fases líquidas como gaseosas.
- Regenerabilidad: En muchos casos, el carbón activado puede ser regenerado y reutilizado, lo que lo hace una opción económica y sostenible.
Limitaciones del Carbón Activado
- Capacidad Limitada: Aunque tiene una alta capacidad de adsorción, eventualmente se saturará y necesitará ser reemplazado o regenerado.
- Selectividad: No todos los contaminantes son igualmente adsorbidos, lo que puede requerir el uso de combinaciones de materiales adsorbentes para lograr una purificación completa.
En resumen, el carbón activado es un material versátil y efectivo utilizado en numerosas aplicaciones de purificación y tratamiento debido a su alta capacidad de adsorción y área superficial extensa. Su producción y uso continuarán siendo fundamentales en la gestión ambiental y procesos industriales diversos.
Yesid Tovar dice
En mi caso al extraerlo de la madera resultante del proceso del café es fundamental en la captura del Coscal momento de capturar el metano y secarla lo cual su producción de carbón al mezclarse con la biomasa contribuye a la retención de agua y nutrientes para utilización o absorción de ka raíces en periodos secos
Alejandro dice
Excelente. Es imprescindible la recaptura y materializacion del carbono extraído de sus fuentes inorgánicas porque exceden la capacidad del ciclo natural para reciclarlo..