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Ahora es bien sabido que el dióxido de carbono es el mayor contribuyente al cambio climático y se origina principalmente por la quema de combustibles fósiles. Si bien existen esfuerzos continuos en todo el mundo para poner fin a nuestra dependencia de los combustibles fósiles como fuentes de energía, la promesa de la energía verde aún está en el futuro. ¿Se puede hacer algo mientras tanto para reducir las concentraciones de CO 2 ¿en la atmósfera?
Sería, De hecho, Ser genial si el CO 2 en la atmósfera podría simplemente adsorberse. Resulta, esto es exactamente lo que captura directa de aire (DAC), o la captura de CO 2 en condiciones ambientales, pretende hacer. Sin embargo, no existe tal material con la capacidad de adsorber CO 2 hasta ahora se ha desarrollado eficientemente en condiciones DAC. "Es bien sabido que CO 2 es de naturaleza ácida. Por lo tanto, Los materiales de naturaleza básica se utilizan generalmente como adsorbentes de CO 2 . Sin embargo, que a menudo conduce a la corrosión del sistema y tampoco es adecuado para reciclar el CO adsorbido 2 , "explica el profesor Yasushige Kuroda de la Universidad de Okayama, Japón, que realiza investigaciones sobre química de superficies.
Contra la cortina, en un estudio reciente publicado en el Revista de Química de Materiales A , Científicos de la Universidad de Okayama y del Instituto de Investigación de Radiación Sincrotrón de Japón (JASRI), dirigido por el profesor Kuroda, exploraron las propiedades de adsorción de un material que hasta ahora ha permanecido como un 'perdedor':las zeolitas (minerales que contienen principalmente óxidos de aluminio y silicio). "Los materiales de zeolita han recibido poca atención como adsorbentes debido a su bajo contenido de CO 2 capacidad de adsorción a temperatura ambiente y en la región de adsorción de baja presión, así como su escasa selectividad sobre el nitrógeno, "dice el profesor Kuroda.
En su estudio, El profesor Kuroda y su equipo diseñaron un método de intercambio de iones de zeolita con iones alcalinotérreos y lograron un CO notablemente alto. 2 adsorción en condiciones ambientales. El equipo eligió específicamente una zeolita de tipo A (relación silicio / aluminio de 1) debido a su tamaño de poro apropiado para adsorber CO 2 , mientras que el intercambio de iones alcalinotérreos impartió una gran fuerza de campo eléctrico que, según cabe suponer, actuó como una fuerza impulsora para la adsorción. Los científicos eligieron un ion de calcio doblemente cargado (Ca 2+ ) como el ion de intercambio, ya que permitió la mayor cantidad de adsorción. De hecho, el volumen adsorbido observado fue la mayor cantidad de CO 2 haber sido adsorbido por cualquier sistema de zeolita, superando a otros materiales en condiciones similares!
Una nueva vía para la desorción de CO2 selectiva y excelente a temperatura ambiente y en la región de baja presión mediante la utilización de zeolita de tipo A; la molécula de CO2 adsorbida está sujeta simultáneamente por dos tipos de iones Ca2 + intercambiados en los respectivos sitios que comprenden anillos de 8 y 6 miembros flanqueados uno al lado del otro, como se muestra en esta figura. Hemos logrado separar el CO2 de una mezcla de gases que comprenden N2, O2, CO2, y CH4. Crédito:Universidad de Okayama 2021-InorgChem
Para investigar el mecanismo de adsorción subyacente, Los científicos llevaron a cabo mediciones de infrarrojo lejano (IR lejano) y las respaldaron con cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT). Los espectros de infrarrojos lejanos, que detectó los modos vibracionales debido a Ca 2+ -Vibración de zeolita, mostró un cambio distinto hacia longitudes de onda más largas después de CO 2 adsorción, una característica que los científicos no pudieron reconocer en otras muestras, p.ej. Zeolita tipo A intercambiada con iones Na. Además, verificaron su observación con un modelo que mostró una buena concordancia con los cálculos de DFT.
Es más, los científicos pudieron desorber completamente el CO adsorbido 2 y recuperar la muestra original y sus propiedades de adsorción específicas. Además, la muestra mostró una adsorción selectiva superior de CO 2 de otros gases después de que los científicos examinaron la separación de CO 2 utilizando un gas modelo que emulaba el aire ambiente en su composición.
Por tanto, los resultados sitúan a las zeolitas en primer plano como un adsorbente eficaz de CO 2 en condiciones ambientales, una hazaña que antes se pensaba inalcanzable con estos sistemas. "Nuestro trabajo puede abrir puertas a aplicaciones potencialmente novedosas de zeolitas, como en la limpieza del aire dentro de espacios semicerrados, incluidos los transbordadores espaciales, submarinos, y salas de conciertos, y como material adsorbente en el proceso anestésico, "especula el profesor Kuroda.
Una cosa es segura, sin embargo:los químicos nunca volverán a ver la zeolita de la misma manera.
