En un avance científico que parece sacado de un guion de ciencia ficción, investigadores de la Universidad de Queensland en Australia han desarrollado un nanogenerador capaz de producir electricidad directamente de la atmósfera, específicamente mediante la adsorción química de dióxido de carbono (CO2). Este descubrimiento, que ha sido publicado recientemente en la revista Nature Communication, no solo es una promesa de aplicaciones futuras sino también un ejemplo brillante de cómo la ciencia puede imitar procesos biológicos para solucionar problemas contemporáneos.
Generando Electricidad de la CO2: Inspiración en la Naturaleza
La adsorción química no es un concepto nuevo. En esencia, implica la captura de un gas, como el CO2, en un material que tiene una fuerte afinidad química hacia este, normalmente un líquido, donde el gas se une químicamente. Este proceso es fundamental en las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono (CCS), que utilizan adsorbentes líquidos como las alcanolaminas para retirar el CO2 de emisiones industriales. Lo que quizás es menos conocido es que esta reacción es exotérmica, es decir, libera energía durante el proceso.
Innovación Inspirada en la Naturaleza
El equipo de investigación, inspirado por los procesos biológicos naturales donde la energía se convierte a través del transporte de iones en canales biológicos, ha dado un paso crucial al descubrir cómo aprovechar la energía liberada durante la adsorción del CO2. Al adsorber CO2, las soluciones con aminas producen iones de amina cargados positivamente y iones bicarbonato cargados negativamente. La separación efectiva de estos iones permite su uso en la generación de electricidad.
Superando los Desafíos de Tamaño
Uno de los principales desafíos enfrentados por los científicos fue la similitud en el tamaño de los iones amina y bicarbonato, lo que dificulta su separación debido a su mezcla homogénea. La solución propuesta por el equipo fue ingeniosa: modificar las dimensiones de los iones positivos para hacerlos considerablemente más grandes que los negativos. Esta diferencia en el tamaño permite que los iones se muevan a velocidades diferentes, generando así una corriente de difusión que puede ser amplificada y convertida en electricidad.
El Diseño del Nanogenerador
El nanogenerador desarrollado utiliza un gel tradicional de poliamina, común en las tecnologías CCS, combinado con un esqueleto de nitrato de boro de apenas unos pocos átomos de espesor. Esta estructura no solo facilita la generación de iones de diferentes tamaños, sino que también se incorpora en un hidrogel que es 90% agua, formando discos y pequeños rectángulos que han sido probados en un ambiente controlado lleno de CO2.
El Futuro y el Potencial de la Tecnología
Actualmente, el sistema puede capturar aproximadamente el 1% de la energía total que el CO2 transporta de manera intrínseca. Aunque esto puede parecer poco, es un punto de partida significativo para futuras mejoras. El Dr. Zhuyuan Wang y el profesor Xiwang Zhang, coautores del estudio, señalan que, aunque tradicionalmente el CO2 ha sido visto como un problema ambiental, este descubrimiento lo convierte en una potencial solución energética.
Este avance no solo abre la puerta a pequeñas aplicaciones, como la alimentación de dispositivos móviles, sino también a grandes instalaciones que podrían integrarse con sistemas industriales de captura de carbono, transformando así el modo en que entendemos y utilizamos el dióxido de carbono en nuestra lucha contra el cambio climático.
Vía www.uq.edu.au
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