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Captura de carbono basada en la cristalización de grupos de agua y bicarbonato: un enfoque prometedor para controlar el calentamiento global

MEDIO AMBIENTECaptura de carbono basada en la cristalización de grupos de agua y bicarbonato: un enfoque prometedor para controlar el calentamiento global

Se ha diseñado un nuevo método de captura de carbono para capturar el dióxido de carbono de las emisiones de combustibles fósiles.

Las emisiones de efecto invernadero son el mayor contribuyente al cambio climático. Las emisiones de gases de efecto invernadero críticos son el resultado de la industrialización a gran escala y la actividad humana. La mayoría de estas emisiones de efecto invernadero son de dióxido de carbono (CO2) de la quema de combustibles fósiles. La concentración total de CO2 en la atmósfera ha aumentado en más del 40 por ciento desde que comenzó la era de la industrialización. Este aumento constante de las emisiones de gases de efecto invernadero está calentando el planeta en lo que se denomina 'el calentamiento global'ya que las simulaciones por computadora han demostrado que las emisiones son responsables del aumento de la temperatura superficial promedio de la tierra a lo largo del tiempo, lo que indica' cambio climático 'debido a cambios en los patrones de lluvia, la gravedad de las tormentas, el nivel del mar, etc. Por lo tanto, se desarrollan formas adecuadas de' atrapar o capturar ' El dióxido de carbono de las emisiones es un aspecto fundamental para abordar el cambio climático. Carbono La tecnología de captura ha existido durante décadas, pero recientemente ha adquirido más atención debido a preocupaciones ambientales.

Una nueva metodología de captura de carbono

El procedimiento estándar de captura de carbono implica atrapar y separar el CO2 de una mezcla gaseosa, luego transportarlo al almacenamiento y almacenarlo de forma remota lejos de la atmósfera, generalmente bajo tierra. Este proceso consume mucha energía, implica varios problemas técnicos, riesgos y limitaciones, por ejemplo, alta probabilidad de fugas en el sitio de almacenamiento. Un nuevo estudio publicado en Chem describe una alternativa prometedora para capturar carbono. Los científicos del Departamento de Energía de EE. UU. Han desarrollado un método único para eliminar el CO2 de las plantas de energía que queman carbón y este proceso requiere un 24 por ciento menos de energía en comparación con los puntos de referencia que se implementan actualmente en la industria.

Los investigadores trabajaron en compuestos orgánicos naturales llamados bis-iminoguanidinas (BIG) que tienen la capacidad de unirse a aniones cargados negativamente como se vio en estudios previos. Pensaron que esta propiedad particular de los BIG también debería ser aplicable a los aniones bicarbonato. Entonces, los BIG pueden actuar como un sorbente (una sustancia que recolecta otras moléculas) y convertir el CO2 en piedra caliza sólida (carbonato de calcio). La cal sodada es una mezcla de hidróxidos de calcio y sodio que utilizan los buzos, submarinos y otros entornos de respiración cerrados para filtrar el aire exhalado y evitar cualquier acumulación peligrosa de CO2. Luego, el aire se puede reciclar varias veces. Por ejemplo, los rebreathers para buceadores les permiten permanecer bajo el agua durante mucho tiempo, lo que de otro modo sería imposible.

Un método único que demanda menos energía

Sobre la base de este conocimiento, desarrollaron un ciclo de separación de CO2 que utilizaba una solución acuosa BIG. En este método de captura de carbono en particular, pasaron los gases de combustión a través de la solución, lo que provocó que las moléculas de CO2 se unieran al sorbente GRANDE y esta unión las cristalizaría en un tipo sólido de piedra caliza orgánica. Cuando estos sólidos se calientan a 120 grados Celsius, se libera CO2 unido que luego se puede almacenar. Dado que este proceso se produce a temperaturas relativamente más bajas en comparación con los métodos de captura de carbono existentes, se reduce la energía necesaria para el proceso. Y, el sorbente sólido podría disolverse nuevamente en agua y reciclarse para su reutilización.

Las tecnologías actuales de captura de carbono tienen muchos problemas persistentes, como problemas de almacenamiento, alto costo de energía, etc. El problema principal es el uso de absorbentes líquidos que se evaporan o se descomponen con el tiempo y también requieren al menos el 60 por ciento de la energía total para calentarlos, lo cual es muy elevado. El sorbente sólido en el estudio actual superó la limitación de energía porque el CO2 se captura de una sal de bicarbonato sólido cristalizado que requiere alrededor de un 24 por ciento menos de energía. Tampoco hubo pérdida de sorbente incluso después de 10 ciclos consecutivos. Esta menor necesidad de energía puede reducir los costos de captura de carbono y, cuando consideramos miles de millones de toneladas de CO2, este método puede tener un gran impacto al anular las emisiones de efecto invernadero mediante una captura adecuada.

Una limitación de este estudio es la capacidad y la tasa de absorción de CO2 relativamente bajas que se deben a la solubilidad limitada del sorbente BIG en agua. Los investigadores están buscando combinar disolventes tradicionales como los aminoácidos con estos GRANDES sorbentes para abordar esta limitación. El experimento actual se ha realizado a pequeña escala en la que se eliminó el 99 por ciento de CO2 de los gases de escape. El proceso debe optimizarse aún más para que pueda ampliarse para capturar al menos una tonelada de CO2 todos los días y de cualquier tipo diferente de emisiones. El método debe ser robusto en el manejo de la contaminación en las emisiones. El objetivo final de una tecnología de captura de carbono sería capturar directamente el CO2 de la atmósfera mediante el uso de un método asequible y energéticamente eficiente.

***

{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

Williams N y col. 2019. Captura de CO2 a través de dímeros de bicarbonato con enlaces de hidrógeno cristalinos. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025

Equipo SCIEU
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