El diseño modular de tres cámaras incluye una capa de electrolito sólido poroso, optimizando el proceso de captura de CO₂ a través de la estructura del reactor.
Reactor desarrollado en Rice podría hacer la captura directa de aire más eficiente energéticamente
Investigadores de la Universidad de Rice han desarrollado un reactor electroquímico que promete reducir drásticamente el consumo de energía en la captura directa de aire, una tecnología que permite remover dióxido de carbono (CO₂) directamente de la atmósfera.
Este nuevo diseño de reactor podría contribuir significativamente a mitigar el impacto de las emisiones de carbono en el clima y la biosfera, ofreciendo estrategias de captura de CO₂ más escalables y ágiles. La estructura modular de tres cámaras del reactor, descrita en un estudio publicado en Nature Energy, incluye una capa de electrolito sólido poroso especialmente diseñada en su núcleo. Según Haotian Wang, ingeniero químico y biomolecular de Rice, este desarrollo es «un hito importante en la captura de carbono desde la atmósfera».
Tecnología de captura de carbono avanzada y flexible
Este dispositivo ha alcanzado tasas de regeneración de CO₂ a niveles industrialmente relevantes a partir de soluciones que contienen carbono, con métricas de rendimiento que resaltan su estabilidad a largo plazo y adaptabilidad a distintas reacciones en el cátodo y ánodo. Estas características lo posicionan como una opción viable para su uso a gran escala en diversos sectores industriales.
«Una de las mayores ventajas de esta tecnología es su flexibilidad«, comentó Wang. «No solo es compatible con diversas reacciones químicas, sino que también permite la coproducción de hidrógeno durante la captura directa de aire, lo que podría reducir considerablemente los costos de capital y operación en la fabricación de combustibles y productos químicos de emisión cero«.
Una alternativa más sostenible a los métodos de alta temperatura
Esta tecnología ofrece una solución alternativa a los procesos de captura de aire que requieren temperaturas elevadas. Generalmente, los métodos tradicionales utilizan líquidos de alto pH para filtrar el CO₂ de una mezcla de gases, formando nuevos enlaces químicos que retienen el carbono en la solución. Posteriormente, es necesario extraer el CO₂ mediante calor, reacciones químicas o procesos electroquímicos.
El investigador Zhiwei Fang, coautor principal del estudio, explicó que las tecnologías de captura directa suelen emplear procesos de alta temperatura para regenerar el CO₂ a partir del agente filtrante, conocido como sorbente. Sin embargo, este nuevo enfoque desarrollado en Rice utiliza energía eléctrica en lugar de energía térmica para la regeneración, lo que conlleva varios beneficios adicionales: funciona a temperatura ambiente, no requiere productos químicos adicionales y no genera subproductos no deseados.
Ventajas de los sorbentes y mejoras del nuevo reactor
Los diferentes tipos de sorbentes presentan ventajas y desventajas. Los sorbentes basados en aminas, por ejemplo, forman enlaces débiles que facilitan la extracción del CO₂ con menos energía, pero son altamente tóxicos e inestables. En contraste, los sorbentes a base de agua, como el hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio, son alternativas más ecológicas, aunque requieren temperaturas mucho más altas para liberar el CO₂.
El nuevo reactor de Rice permite dividir eficientemente soluciones de carbonato y bicarbonato, generando absorbente alcalino en una cámara y CO₂ de alta pureza en otra. Wang resaltó que esta aproximación optimiza el uso de electricidad, facilitando el movimiento iónico y la transferencia de masa de manera eficiente y disminuyendo así las barreras energéticas.
Impacto y visión a largo plazo para un futuro net-zero
Wang expresó su esperanza de que esta investigación inspire a más industrias a adoptar procesos sostenibles y a contribuir en la transición hacia un futuro con cero emisiones netas. Este y otros proyectos en su laboratorio reflejan el enfoque estratégico de la Universidad de Rice en la innovación energética sostenible.
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