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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

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) procedente de la quema de combustibles fósiles. La concentración total de CO2 en la atmósfera ha aumentado 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. avión en lo que se denomina 'el calentamiento global' ya que las simulaciones por computadora han demostrado que las emisiones son responsables del aumento en la temperatura promedio de la superficie de la Tierra a lo largo del tiempo, lo que indica un 'cambio climático' debido a cambios en los patrones de lluvia, la severidad de las tormentas, los niveles del mar, etc. Por lo tanto, desarrollar formas adecuadas de 'atrapar o capturar 'Las emisiones de dióxido de carbono son un aspecto crítico para abordar el cambio climático. Carbono La tecnología de captura existe desde hace décadas, pero recientemente ha adquirido más atención debido a preocupaciones ambientales.

Una nueva metodología de captura de carbono

El procedimiento estándar de carbono La captura implica atrapar y separar el CO2 de una mezcla gaseosa, luego transportarlo para almacenarlo y almacenarlo de forma remota, lejos de la atmósfera, generalmente bajo tierra. Este proceso consume mucha energía e implica varios problemas técnicos, riesgos y limitaciones, por ejemplo, una 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 especies naturales. ecológicos compuestos llamados bis-iminoguanidinas (BIG) que tienen la capacidad de unirse a aniones cargados negativamente, como se ha visto en estudios anteriores. Pensaron que esta propiedad particular de los BIG también debería ser aplicable a los aniones bicarbonato. Por tanto, los BIG pueden actuar como un sorbente (una sustancia que recoge 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 utilizada por buceadores, submarinos y otros entornos respiratorios 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 submarino durante mucho tiempo, lo que de otro modo sería imposible.

Un método único que demanda menos energía

Basándose en este conocimiento, desarrollaron un ciclo de separación de CO2 que utilizaba una solución acuosa GRANDE. En este método particular de captura de carbono, hicieron pasar el gas 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 ecológicos caliza. Cuando estos sólidos se calentaran a 120 grados Celsius, se liberaría CO2 ligado que luego podría almacenarse. 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 reciclado 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 relativamente baja de CO2 y la tasa de absorción que se debe a la solubilidad limitada del sorbente BIG en agua. Los investigadores están buscando combinar solventes tradicionales como aminoácidos con estos GRANDES sorbentes para abordar esta limitación. El experimento actual se realizó a pequeña escala en el que se eliminó el 99 por ciento del CO2 de los gases de escape. El proceso debe optimizarse aún más para que pueda ampliarse y capturar al menos una tonelada de CO2 cada día y de diferentes tipos de emisiones. El método debe ser sólido en el manejo de la contaminación en las emisiones. El objetivo final de una tecnología de captura de carbono sería capturar directamente 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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