Geonhui Lee, Candidato a doctor, opera un electrolizador capaz de transformar el carbonato disuelto en CO2 y luego en gas de síntesis. El dispositivo ofrece una nueva, camino más corto para convertir el carbono atmosférico en productos comercialmente valiosos. Crédito:Marit Mitchell
Un equipo de investigación de la U of T Engineering ha desarrollado una nueva ruta electroquímica para transformar el CO 2 en productos valiosos como combustible para aviones o plásticos. La tecnología podría mejorar significativamente la economía de capturar y reciclar carbono directamente del aire.
"Hoy dia, es técnicamente posible capturar CO 2 desde el aire y, a través de una serie de pasos, convertirlo en productos comerciales, ", dice el profesor Ted Sargent, que dirigió el equipo de investigación." El desafío es que se necesita mucha energía para hacerlo, lo que aumenta el costo y reduce el incentivo. Nuestra estrategia aumenta la eficiencia energética general al evitar algunas de las pérdidas que consumen más energía ".
La captura de carbono por aire directo es una tecnología emergente mediante la cual las empresas tienen como objetivo producir combustibles o plásticos a partir del carbono que ya se encuentra en la atmósfera. en lugar de combustibles fósiles. Empresa canadiense Carbon Engineering, que ha construido una planta piloto en Squamish, ANTES DE CRISTO., captura CO 2 forzando el aire a través de una solución líquida alcalina. El co 2 se disuelve en el líquido, formando una sustancia llamada carbonato.
Para ser completamente reciclado, el carbonato disuelto normalmente se convierte de nuevo en CO 2 gas, y luego en bloques de construcción químicos que forman la base de combustibles y plásticos. Una forma de hacerlo es agregar productos químicos que conviertan el carbonato en una sal sólida. Esta sal en polvo se calienta luego a temperaturas superiores a 900 C para producir CO 2 gas que puede sufrir más transformaciones. La energía requerida para este calentamiento aumenta el costo de los productos resultantes.
El método alternativo del equipo de ingeniería de U of T aplica un electrolizador, un dispositivo que usa electricidad para impulsar una reacción química. Habiendo usado previamente electrolizadores para producir hidrógeno a partir del agua, se dieron cuenta de que también podrían usarse para convertir el carbonato disuelto directamente en CO 2 , omitiendo el paso de calentamiento intermedio por completo.
"Usamos una membrana bipolar, un nuevo diseño de electrolizador que es excelente para generar protones, "dice Geonhui Lee, quien, junto con el becario postdoctoral Y. Chris Li, se encuentra entre los autores principales de un nuevo artículo en Letras de energía ACS que describe la técnica. "Estos protones eran exactamente lo que necesitábamos para convertir el carbonato de nuevo en CO 2 gas."
Su electrolizador también contiene un catalizador a base de plata que convierte inmediatamente el CO 2 producido en una mezcla de gas conocida como gas de síntesis. El gas de síntesis es una materia prima química común para el proceso Fischer-Tropsch bien establecido, y se puede convertir fácilmente en una amplia variedad de productos, incluido el combustible para aviones y los precursores de plástico.
"Este es el primer proceso conocido que puede ir desde el carbonato hasta el gas de síntesis en un solo paso, "dice Sargent.
Si bien se han utilizado muchos tipos de electrolizadores para convertir CO 2 en bloques de construcción químicos, ninguno de ellos puede lidiar eficazmente con el carbonato. Es más, el hecho de que CO 2 disuelto en líquido se convierte en carbonato tan fácilmente es un problema importante para las tecnologías existentes.
"Una vez que el CO 2 se convierte en carbonato, se vuelve inaccesible para los electrolizadores tradicionales, ", dice Li." Esa es parte de la razón por la que tienen bajos rendimientos y bajas eficiencias. Nuestro sistema es único en el sentido de que logra una utilización del carbono del 100%:no se desperdicia carbono. También genera gas de síntesis como un solo producto en el punto de venta, minimizando el costo de purificación del producto ".
En el laboratorio, el equipo demostró la capacidad de convertir carbonato en gas de síntesis con una eficiencia energética general del 35%, y el electrolizador permaneció estable durante más de seis días de funcionamiento.
Sargent dice que se necesitará más trabajo para escalar el proceso a los niveles necesarios para la aplicación industrial, pero que el estudio de prueba de concepto demuestra un camino alternativo viable para la captura y utilización directa del carbono en el aire.
"Es muy útil para responder a la pregunta de si alguna vez será posible utilizar CO capturado en el aire 2 de una manera comercialmente atractiva, ", dice." Este es un paso clave para cerrar el ciclo del carbono ".
