Los investigadores de la Universidad de Alberta han desarrollado técnicas que ahorran una cantidad significativa de tiempo en el desarrollo de tecnologías de captura de carbono más eficientes. lo que puede ayudar a reducir los costos de uso de las tecnologías y aumentar su adopción como una forma de mitigar las emisiones de dióxido de carbono.

El profesor de ingeniería de la U of A Arvind Rajendran y su equipo desarrollaron un proceso de selección de dos pasos que evalúa los materiales de captura de carbono llamados zeolitas en segundos en lugar de un día.

Las zeolitas actúan adsorbiendo, básicamente adhiriéndose a, moléculas de dióxido de carbono, similar a la forma en que los filtros de carbón pueden ser capturados por los filtros de carbón en nuestros refrigeradores. En los sistemas de captura de carbono, el escape de "gas de combustión" emitido por una central eléctrica puede pasar a través de las zeolitas, atrapando el CO2 antes de que entre a la atmósfera. Teóricamente millones de diferentes tipos de materiales pueden adsorber CO2, pero para ser eficiente como parte de un proceso industrial, una molécula debe adherirse al CO2 y también liberarlo cuando se le ordene cuando sea necesario atrapar o utilizar el dióxido de carbono.

Sin embargo, no todas las zeolitas son iguales, El equipo de Rajendran explica:algunos son mucho mejores que otros para adherirse y liberar CO2.

El equipo, incluyendo el graduado de maestría Vishal Subramanian Balashankar, evaluado 120, 000 zeolitas y fue capaz de reducirlas a solo 7, 000, que luego podrían seleccionarse en dos docenas de buenos objetivos utilizando métodos tradicionales. Uno de estos materiales parece ser una mejora significativa con respecto al material estándar actual, zeolita-13x, lo que resulta en un uso de energía un 17% más eficiente.

La segunda herramienta, creada junto con los profesores de ingeniería de la U of A Vinay Prasad y Zukui Li, y los estudiantes de posgrado Kasturi Nagesh Pai y Gokul Subraveti, utilizaron información conocida sobre las moléculas de captura de carbono para predecir el comportamiento y el rendimiento en un sistema del mundo real.

El uso de un algoritmo de aprendizaje automático elimina la necesidad de simular el rendimiento de cada molécula, disminuir la carga computacional en un factor de 10 sin perder precisión, Rajendran notó.

Las tecnologías de captura de carbono pueden evitar que las centrales eléctricas de carbón y gas natural emitan dióxido de carbono, pero actualmente su instalación y funcionamiento cuestan tanto que las empresas eléctricas dudan en utilizarlas. añadió.

"Nuestro papel es proporcionar estas herramientas para ayudar a los químicos a encontrar mejores moléculas, y nuestra experiencia es diseñar procesos que utilizan las moléculas para capturar carbono, "Explicó Rajendran.

Encontrar los materiales perfectos que encajen en esta zona de ricitos de oro siempre ha sido un desafío, pero las nuevas herramientas de aprendizaje automático del grupo están dirigiendo a los investigadores hacia nuevos materiales viables de captura de carbono, ahorrando meses perdidos en callejones sin salida o trabajando con materiales ineficientes. También están ayudando a los ingenieros a comprender qué diseño de captura de carbono sería más eficiente.

Si los adsorbentes son como filtros de carbón para frigoríficos, el aprendizaje automático está ayudando a los investigadores a comprender qué marcas son más efectivas para atrapar olores, y cómo su integración en el frigorífico puede cambiar el efecto.

El proceso tradicional de tomar estas decisiones fue lento, confiando en un trabajo laborioso y extensas simulaciones por computadora. Cada molécula posible y cada diseño de sistema potencial tenían que ser simulados individualmente, requiriendo una potencia informática extraordinaria.

"El punto es encontrar rápidamente moléculas y sistemas que reduzcan el costo de captura de carbono, para reducirlo muy por debajo del impuesto al carbono para que realmente se adopte, "Dijo Rajendran.

Las técnicas, publicado recientemente en Química e ingeniería sostenibles de ACS y Investigación en química industrial y de ingeniería , se puede adaptar para acelerar los descubrimientos sobre otros tipos de materiales y procesos relacionados con el cambio climático y las separaciones de gases industriales, incluida la mejora del metano y la purificación de oxígeno, temas que el grupo de investigación está estudiando actualmente.

"Necesitamos fuentes de energía renovables, pero tendremos estos sistemas de hidrocarburos en los próximos años, ", dijo." Esta tecnología puede detener las emisiones ahora, y danos tiempo para completar la transición ".