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Capturar gases de efecto invernadero con ayuda de la luz

Capturar gases de efecto invernadero con ayuda de la luz

Investigadores de ETH Zurich están desarrollando un nuevo método para eliminar el dióxido de carbono2 De la atmósfera. Se trata de moléculas que se vuelven ácidas cuando se exponen a la luz. Su nuevo proceso requiere mucha menos energía que las técnicas tradicionales.

En el nuevo proceso, el aire se dirige a través de un líquido para capturar dióxido de carbono.2. Si el líquido se irradia con luz, se liberan nuevamente gases de efecto invernadero y se pueden recolectar (avatar generado por IA). (Visualización: ETH Zurich)

Brevemente

  • Los investigadores utilizan moléculas que interactúan con la luz para afectar la acidez del líquido y así atrapar el dióxido de carbono.2.
  • Desarrollaron una mezcla especial de diferentes disolventes para garantizar que las moléculas reactivas a la luz permanezcan estables durante un largo período de tiempo.
  • Las tecnologías tradicionales de captura de carbono dependen de diferencias de temperatura o presión y requieren una gran cantidad de energía. Esto ya no es necesario con el nuevo proceso basado en la luz.

Si queremos frenar el calentamiento global, debemos reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero. Entre otras cosas, debemos alejarnos de los combustibles fósiles y utilizar tecnologías más eficientes desde el punto de vista energético. Sin embargo, la reducción de emisiones por sí sola no será suficiente para alcanzar los objetivos climáticos. También debemos capturar grandes cantidades de dióxido de carbono.2 de la atmósfera y almacenados permanentemente bajo tierra o utilizados como materia prima neutra en carbono para la industria. Desafortunadamente, las tecnologías de captura de carbono disponibles hoy en día requieren una gran cantidad de energía y, por lo tanto, son costosas.

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Por este motivo, los investigadores de la ETH Zurich están desarrollando un nuevo método que utiliza luz. Con este proceso, en el futuro la energía necesaria para secuestrar carbono procederá del sol.

Interruptor de ácido controlado por luz

Dirigidos por Maria Lukatskaya, profesora de sistemas de energía electroquímica, los científicos aprovechan el hecho de que en líquidos acuosos ácidos, CO2 Existe como CO2Pero en líquidos acuosos alcalinos reacciona para formar sales de ácido carbónico conocidas como carbonatos. Esta reacción química es reversible. La acidez de un líquido determina si contiene dióxido de carbono.2 O carbonato.

Para afectar la acidez del líquido, los investigadores agregaron moléculas llamadas fotoácidos, que reaccionan con la luz. Si este líquido se irradia con luz, las moléculas lo vuelven ácido. En la oscuridad, vuelve a su estado original, haciendo que el líquido sea más alcalino.

Así funciona en detalle el método de los investigadores de ETH: los investigadores separan el dióxido de carbono2 Del aire haciendo pasar aire a través de un líquido que contiene fotoácidos en la oscuridad. Como este líquido es alcalino, el dióxido de carbono2 Reacciona y forma un carbonato. Una vez que las sales del líquido se acumulan en un grado significativo, los investigadores irradian el líquido con luz. Esto lo vuelve ácido y los carbonatos se convierten en dióxido de carbono.2. Compañía2 Del líquido emergen burbujas, tal como lo hacen en una botella de Coca-Cola, y pueden recogerse en los tanques de gasolina. Cuando apenas hay CO2 Al quedar en el líquido, los investigadores apagan la luz y el ciclo comienza nuevamente, con el líquido listo para capturar dióxido de carbono.2.

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Todo depende de la mezcla.

Pero en la práctica surgió un problema: los fotoácidos utilizados eran inestables en el agua. “Durante nuestros primeros experimentos nos dimos cuenta de que las moléculas se descompondrían al cabo de un día”, afirma Anna de Vries, estudiante de doctorado del grupo de Lukatskaya y autora principal del estudio.

Entonces Lukatskaya, de Vries y sus colegas analizaron la descomposición de la molécula. Resolvieron el problema realizando su reacción no en agua sino en una mezcla de agua y un disolvente orgánico. Los científicos pudieron determinar la proporción óptima de dos líquidos mediante experimentos de laboratorio y explicaron sus resultados gracias a cálculos de modelos realizados por investigadores de la Universidad de la Sorbona en París.

Por un lado, esta mezcla les permitió mantener estables las moléculas de fotoácido en solución durante aproximadamente un mes. Por otro lado, garantizó que se pudiera utilizar la luz para alternar la solución según fuera necesario entre ácida y alcalina. Si los investigadores utilizaran el disolvente orgánico sin agua, la reacción sería irreversible.

prescindir de la calefacción

Otros procesos de captura de carbono también son cíclicos. Un método aprobado funciona con filtros que recogen dióxido de carbono.2 moléculas a temperatura ambiente. Para eliminar el dióxido de carbono más tarde2 Los filtros deben calentarse a unos 100°C. Sin embargo, la calefacción y la refrigeración consumen mucha energía: representan la mayor parte de la energía requerida por el método de filtración. “Por el contrario, nuestro proceso no requiere calentamiento ni enfriamiento, por lo que requiere mucha menos energía. dice Lukatskaya. Es más, el nuevo método de los investigadores de ETH podría funcionar únicamente con la luz solar.

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“Otro aspecto interesante de nuestro sistema es que podemos pasar de alcalino a ácido en segundos y volver a alcalino en minutos. Esto nos permite cambiar entre captura y liberación de carbono mucho más rápido que un sistema basado en temperatura”. explica De Vries.

A través de este estudio, los investigadores demostraron que los fotoácidos se pueden utilizar en el laboratorio para capturar dióxido de carbono.2. Su próximo paso en el camino hacia la madurez de la comercialización será aumentar la estabilidad de las moléculas de fotoácidos. También necesitan comprobar los parámetros de todo el proceso para mejorarlo aún más.

fuente: https://ethz.ch/es

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