La captura de carbono podría ayudar a las plantas de carbón del país a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. sin embargo, los desafíos económicos son parte de la razón por la que la tecnología no se usa ampliamente en la actualidad. Eso podría cambiar si las plantas de energía pudieran convertir el carbono capturado en un producto utilizable.

Los científicos del Laboratorio Nacional de Idaho del Departamento de Energía de EE. UU. Han desarrollado un proceso eficiente para convertir el dióxido de carbono capturado en gas de síntesis. una mezcla de H2 y CO que se puede utilizar para fabricar combustibles y productos químicos. El equipo ha publicado sus resultados en Química verde , una publicación del Real Sociedad de Química .

Los enfoques tradicionales para reutilizar el carbono del CO2 implican un paso de reducción que requiere altas temperaturas y presiones. A temperaturas más bajas, el CO2 no permanece disuelto en agua el tiempo suficiente para ser útil. El proceso desarrollado en INL aborda este desafío mediante el uso de materiales líquidos especializados que hacen que el CO2 sea más soluble y permiten que el medio de captura de carbono se introduzca directamente en una celda para la conversión electroquímica en gas de síntesis.

"Por primera vez se demostró que el gas de síntesis se puede producir directamente a partir del CO2 capturado, lo que elimina el requisito de separaciones posteriores, ", escribieron los investigadores en el artículo de Green Chemistry.

El proceso recién descrito utiliza disolventes de polaridad conmutable (SPS), materiales líquidos que pueden cambiar la polaridad al ser expuestos a un agente químico. Esta propiedad permite controlar qué moléculas se disolverán en el disolvente.

En una celda electroquímica, la oxidación del agua ocurre en el lado del ánodo, liberando gas O2 e iones de hidrógeno que luego migran a través de una membrana hacia el lado del cátodo. Allí, los iones de hidrógeno reaccionan con bicarbonato (HCO3-, la forma en que se captura el CO2 en el SPS), permitiendo la liberación de CO2 para la reducción electroquímica y la formación de gas de síntesis. Tras la liberación de CO2, el SPS cambia la polaridad de nuevo a una forma insoluble en agua, permitiendo la recuperación y reutilización de los medios de captura de carbono.

Luis Díaz Aldana, investigador principal del experimento, y Tedd Lister, uno de los investigadores, realizar investigaciones electroquímicas en INL. En 2015, mientras almorzaba con sus colegas Eric Dufek y Aaron Wilson, se les ocurrió la idea de utilizar disolventes de polaridad intercambiable para convertir el CO2 en gas de síntesis.

El equipo recibió fondos para investigación y desarrollo dirigidos por laboratorios en 2017. Por prometedora que fuera la idea, en los primeros experimentos, se estaba produciendo demasiado hidrógeno y no se producía suficiente gas de síntesis. Los resultados mejoraron cuando el equipo introdujo un electrolito de soporte para aumentar la conductividad iónica. Agregar sulfato de potasio aumentó la conductividad del electrolito en un 47 por ciento, lo que permitió la producción eficiente de gas de síntesis.

Cuando el gas de síntesis se puede producir a partir del CO2 capturado a densidades de corriente significativas, aumenta las posibilidades de proceso para aplicaciones industriales. A diferencia de otros procesos que requieren altas temperaturas y altas presiones, el proceso basado en SPS mostró mejores resultados a 25 grados C y 40 psi.

El equipo de INL ha presentado una patente provisional y está discutiendo el enfoque con una empresa del área de Boston involucrada en la investigación y el desarrollo de tecnología electroquímica. Dijo Lister.

"Integra dos áreas que han estado en vías paralelas:captura y secuestro de carbono (CAC) y utilización de CO2, Dijo Díaz Aldana. El problema con CCS ha sido su viabilidad económica. Si puede obtener un valor extra del CO2 que está capturando, es una historia diferente ".