Representación esquemática de una posible futura estación C2CNT que utiliza energía solar térmica para convertir el dióxido de carbono de la atmósfera en lana de nanotubos de carbono. Crédito:Johnson et al. © 2017 Elsevier Ltd
(Phys.org):cuando la mayoría de la gente escucha el término "CO 2 emisiones, "probablemente piensen en varias cosas negativas:gases de efecto invernadero, contaminante, cambio climático, discordia política, carga económica. Pero un equipo de investigadores dirigido por Stuart Licht, profesor de química en la Universidad George Washington, tiene una visión para transformar el CO 2 emisiones de un contaminante a un recurso valioso, todo mientras obtiene una ganancia neta potencialmente grande.
En un nuevo estudio publicado en Materiales hoy Energía , los investigadores han demostrado que pueden utilizar CO 2 y energía solar térmica para producir un alto rendimiento de lana de nanotubos de carbono (CNT) de longitud milimétrica a un costo de solo $ 660 por tonelada. El valor de mercado de CNT largos como estos, que pueden tejerse en textiles para fabricar metales, reemplazos de cemento, y otros materiales, actualmente es de $ 100, 000- $ 400, 000 por tonelada.
"Hemos introducido una nueva clase de materiales denominada 'lana de nanotubos de carbono, 'que son los primeros NTC que se pueden tejer directamente en una tela, ya que son de longitud macroscópica y su producción es barata, "Licht dijo Phys.org . "El único reactivo para producir las lanas CNT es el dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero".
Los investigadores esperan que la nueva tecnología, llamado C2CNT (CO 2 a las CNT), ofrecerá un incentivo económico indiscutible para eliminar el exceso de CO 2 de la atmósfera. Ellos calculan eso, si instalaran estaciones solares térmicas en un área equivalente al 4% del desierto del Sahara, podrían reducir el CO 2 concentración de la atmósfera a niveles preindustriales en 10 años. Señalan que una implementación más realista sería establecer estaciones en los océanos, donde hay más superficie disponible.
El nuevo estudio se basa en la investigación previa de los científicos que se remonta a 2010, cuando propusieron por primera vez la idea de un proceso electroquímico solar térmico (STEP), en el que se utiliza energía solar para alimentar una celda electrolítica. Esta célula captura y se descompone, o electroliza, CO atmosférico 2 en carbono o monóxido de carbono y oxígeno. Los subproductos de carbono se pueden utilizar para sintetizar varios productos, como el metano, syngas, y amoniaco. Aunque útil, estos productos están valorados en alrededor de $ 100 por tonelada, y por lo tanto no son tan valiosos como los CNT.
Sintetizando CNT a partir de CO 2 las emisiones han demostrado ser más desafiantes, con algunas investigaciones anteriores que sugieren que puede ser imposible producir CNT por electrólisis usando carbonato de litio fundido, que es el compuesto utilizado en el proceso STEP para nuclear el crecimiento de los productos de carbono. Sin embargo, en 2015, Licht y su equipo demostraron por primera vez la viabilidad del alto rendimiento, desdoblamiento electrolítico de baja energía de CO 2 en CNT, que utiliza un mecanismo de crecimiento alternativo con carbonato de litio fundido.
Un inconveniente de ese proceso, sin embargo, es que los CNT que produce son de tamaño nanométrico (menos de 100 micrómetros de largo), que es demasiado corto para ser tejido en textiles. El principal resultado del nuevo estudio es que los CNT son 100 veces más largos, que se logra reemplazando los cátodos de cobre o acero en la celda electrolítica con Monel, un tipo de aleación de níquel-cobre. Al hacer este cambio y ajustar cuidadosamente otros parámetros, los investigadores produjeron CNT con diámetros de más de 1 micrómetro y longitudes de más de 1 milímetro, que, ellos señalan, plantea la cuestión de si los NTC deberían clasificarse realmente como "nanomateriales". En todo caso, los CNT similares a la lana son lo suficientemente largos como para tejerse en textiles para diversas aplicaciones.
"Barato, las lanas CNT tejibles son los reemplazos preferidos para las aplicaciones convencionales de acero y aluminio, debido a la ligereza de la lana CNT, ventaja fuerza-masa, ", Dijo Licht." Además de los textiles, Las lanas CNT sirven como aditivos preferidos para formular cementos y cerámicos resistentes a explosiones y fracturas. Otras aplicaciones de más fuerte que el acero, Las telas CNT de alta conductividad son trajes CNT a prueba de balas y trajes a prueba de taser ".
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