Un componente clave de los sistemas de captura directa de aire ambiental (DAC) que eliminan el dióxido de carbono del aire es el material absorbente que se utiliza para capturar primero el carbono y luego liberarlo. Ciertos materiales absorbentes pueden extraer dióxido de carbono del aire a medida que fluye sobre el material. Luego libera el carbono cuando se aplica agua. A medida que el material se seca de nuevo, absorbe carbono, etcétera.

Esta elegante función de materiales específicos ha sido observada durante varios años por quienes trabajan en sistemas DAC, como Klaus Lackner, un profesor de la Universidad Estatal de Arizona en la Escuela de Ingeniería Sostenible y el Ambiente Construido. Lackner ha desarrollado un sistema llamado "MechanicalTree" que utiliza materiales absorbentes para eliminar el carbono del aire.

Ahora, en un nuevo artículo a principios, edición en línea de Joule , Lackner y sus colegas exponen exactamente cómo algunos de estos materiales absorbentes capturan y liberan carbono, un hallazgo que podría conducir a un diseño más inteligente de materiales absorbentes en el corazón de todos los sistemas de eliminación de carbono.

"Desarrollamos una mejor comprensión del mecanismo de oscilación de la humedad de estos absorbentes demostrándolo en varios materiales y desarrollando herramientas y modelos computacionales que explican el concepto, ", Dijo Lackner." Ahora entendemos el efecto que impulsa el cambio de humedad, y esta información aumenta la gama de materiales que pueden hacer eso ".

El documento describe en detalle y a escala microscópica lo que sucede con el material absorbente cuando está seco. se une al carbono en el aire, y cuando esta mojado, desorbe el carbono. El sistema se examinó con simulaciones de mecánica cuántica y se verificó en experimentos.

"Este concepto no me sorprende porque he estado jugando con estas cosas durante una década, pero el concepto de oscilación de la humedad sigue siendo muy novedoso y muy diferente de otras formas de cargar y descargar un sorbente, "Lackner explicó." Descubrimos este fenómeno hace 14 años, y durante mucho tiempo fue un misterio cómo funcionaba. Ahora parece bastante obvio ".

En general, Lackner agregado, "Este avance abre la puerta a más materiales candidatos y diseño racional. Muchos de esos materiales son mucho más baratos que los que se utilizan a menudo como absorbentes".

Coautores del artículo "CO impulsado por la humedad ₂ sorbentes "son Xiaoyang Shi, Cuelgue a Xiao y Xi Chen, de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York; y Kohei Kanamori y Akio Yonezu, de la Universidad de Chuo en Tokio. Además de ser profesor en ASU, Lackner es el director del Centro de Emisiones de Carbono Negativas.

Lackner, pionero en el campo de las emisiones de carbono negativas, ha desarrollado un dispositivo, llamado el 'árbol mecánico' que actúa como un árbol pero es miles de veces más eficiente en la eliminación de CO ₂ del aire ambiente. El árbol mecánico, que está siendo comercializado por Silicon Kingdom Holdings, Dublín, Irlanda, permite que el gas capturado sea secuestrado o vendido para su reutilización en una variedad de aplicaciones, como los combustibles sintéticos, recuperación mejorada de aceite o en los alimentos, industrias de bebidas y agricultura.

Los materiales absorbentes para capturar el carbono están en el corazón del dispositivo de Lackner.

A diferencia de otras tecnologías de captura de carbono, La tecnología de SKH puede eliminar el CO ₂ de la atmósfera sin la necesidad de extraer aire a través del sistema mecánicamente utilizando dispositivos que consumen mucha energía. En lugar de, la tecnología utiliza el viento para soplar aire a través del sistema. Esto lo convierte en un pasivo, solución escalable y de costo relativamente bajo que es comercialmente viable. Si se implementa a escala, la tecnología podría conducir a reducciones significativas en los niveles de CO ₂ en la atmósfera terrestre, ayudando a combatir el calentamiento global.

El dióxido de carbono es un inodoro, gas incoloro que es un subproducto de la quema de combustibles fósiles y otros procesos naturales. Los seres humanos liberan más de 36 mil millones de toneladas métricas de CO ₂ en la atmósfera anualmente, cambiando significativamente el ciclo natural del carbono de la Tierra. El exceso de carbono atrapa el calor y provoca el calentamiento global.

MechanicalTree es una geometría novedosa que es independiente de la dirección del viento y puede funcionar con el absorbente adecuado para cada ubicación. Cada 'árbol' contiene una pila de discos llenos de absorbente. Cuando la columna en forma de árbol está completamente extendida y los discos se separan, El flujo de aire hace contacto con las superficies del disco y el CO ₂ se ata. Para la regeneración, los discos se bajan dentro del contenedor inferior. Dentro de esta cámara El co ₂ se libera del sorbente. Luego se recolecta el gas liberado, purificado procesado y destinado a otros usos, mientras los discos se reasignan para capturar más CO ₂ .