Investigadores de la Universidad Northwestern han ampliado el potencial de la tecnología que extrae CO2 directamente del aire, demostrando que existen múltiples materiales adecuados y abundantes.

En un artículo publicado en la revista Environmental Science & Technology, presentan nuevos materiales de menor costo que facilitan la oscilación de la humedad para capturar y luego liberar CO2 en función del contenido de humedad del aire local, calificándolo como “uno de los enfoques más prometedores para la captura de CO2”.

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El CO2 atmosférico continúa aumentando y, a pesar de los considerables esfuerzos mundiales para reducir los residuos de carbono, se espera que siga aumentando en las próximas décadas. Explorar ideas eficientes y económicas para secuestrar el exceso de CO2 del aire puede ayudar a compensar las emisiones de sectores deslocalizados como la aviación y la agricultura, donde las emisiones son particularmente difíciles de localizar y capturar.

La captura directa de aire (DAC) por oscilación de humedad, que aprovecha los cambios de humedad para capturar carbono, será fundamental en las estrategias globales para combatir el cambio climático. Sin embargo, su escalabilidad se ha visto limitada debido al uso generalizado, hasta ahora, de materiales poliméricos de ingeniería llamados resinas de intercambio iónico.

El equipo descubrió que podrían reducir tanto los costos como el consumo de energía mediante el empleo de materiales sostenibles, abundantes y económicos -a menudo provenientes de residuos orgánicos o materias primas- para que las tecnologías de DAC sean más económicas y escalables.

“El estudio presenta y compara nuevos nanomateriales de plataforma para la captura de carbono por oscilación de humedad, específicamente materiales carbonosos como carbón activado, grafito nanoestructurado, nanotubos de carbono y grafito en escamas, y nanopartículas de óxidos metálicos, incluyendo óxidos de hierro, aluminio y manganeso”, afirmó John Hegarty, candidato a doctorado en ciencia e ingeniería de materiales de Northwestern y coautor.

Por primera vez, aplicamos un marco experimental estructurado para identificar el potencial significativo de diferentes materiales para la captura de CO2. De estos materiales, el óxido de aluminio y el carbón activado presentaron la cinética más rápida, mientras que el óxido de hierro y el grafito nanoestructurado fueron capaces de capturar la mayor cantidad de CO2.

El artículo demuestra la importancia del tamaño de los poros de un material (espacios dentro de los materiales porosos donde puede anidar el dióxido de carbono) para predecir su capacidad para capturar carbono. Los ingenieros argumentan que este tipo de investigación respaldará el desarrollo de principios de diseño para mejorar el rendimiento modificando la estructura de un material.

ESCALAMIENTO DE LA CAPTURA DE CARBONO

Los métodos tradicionales para capturar directamente el CO2 atmosférico no han resultado competitivos en muchos mercados debido a sus altos costos y complejidad técnica. Tecnologías de DAC más accesibles y de menor costo podrían compensar las emisiones de los sectores de la agricultura, la aviación y la fabricación de hormigón y acero, que son difíciles o imposibles de descarbonizar únicamente mediante energías renovables.

“La metodología de oscilación de humedad permite secuestrar el CO2 con baja humedad y liberarlo con alta, lo que reduce o elimina los costos energéticos asociados con el calentamiento de un material absorbente para su reutilización”, afirmó Benjamin Shindel, doctorando de la Escuela de Ingeniería McCormick.

Para los autores del estudio, esta modalidad resulta atractiva porque permite la eliminación de carbono prácticamente desde cualquier lugar y puede aprovechar sinergias para conectarse con otros sistemas que operarán en un paradigma de utilización del carbono.