Algunos de los materiales más delgados conocidos por la humanidad pueden proporcionar soluciones a los científicos en su búsqueda para frenar los efectos del calentamiento global.

Conocidas como compuestos MXene y MBene, estas sustancias tienen sólo unos pocos átomos de espesor, lo que las hace bidimensionales. Debido a su gran superficie, los materiales tienen el potencial de absorber moléculas de dióxido de carbono de la atmósfera, lo que podría ayudar a reducir los efectos nocivos del cambio climático al secuestrar dióxido de carbono de forma segura.

En un artículo publicado el 4 de octubre en la revista Chem , la profesora de UC Riverside Mihri Ozkan y sus coautores explican el potencial de MXenes y MBenes en las tecnologías de captura de carbono.

"En esta revisión, llevamos a cabo un análisis exhaustivo y propusimos estrategias para la implementación generalizada de estos materiales en aplicaciones a gran escala", dijo Mihri Ozkan, profesor de acción climática en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UCR en la Facultad de Ingeniería Bourns. "Sus propiedades únicas los convierten en excelentes candidatos para capturar dióxido de carbono".

Según Ozkan, estos materiales bidimensionales pueden diseñarse para capturar selectivamente dióxido de carbono. Una de sus ventajas clave es su alta selectividad hacia el dióxido de carbono, que puede atribuirse a un proceso llamado ingeniería de distancia entre capas. Además, los materiales son mecánicamente estables y mantienen su integridad estructural incluso después de múltiples ciclos de captura y liberación de carbono.

A medida que las emisiones de dióxido de carbono causadas por el hombre siguen aumentando, el desarrollo de tecnologías de captura de carbono se ha convertido en una máxima prioridad. Se prevé que la temperatura del planeta podría aumentar 1,5°C por encima de los niveles preindustriales en la próxima década, lo que provocaría fenómenos meteorológicos severos más frecuentes, un empeoramiento de las sequías, pérdidas de cosechas, mayores niveles de migración humana e inestabilidad política. Estos impactos negativos resaltan la necesidad urgente de tomar medidas para frenar las emisiones de carbono y mitigar los efectos del cambio climático.

Los científicos de la Universidad de Drexel en Filadelfia, Pensilvania, descubrieron los MXenes y MBenes a principios de la década de 2010. MXene es un compuesto inorgánico formado por capas atómicamente delgadas de carburos, nitruros o carbonitruros de metales de transición. Por otro lado, los MBenes son boruros de metales de transición dimensionales fabricados a partir de boro. Estos compuestos se producen mediante técnicas de grabado químico y tienen redes cristalinas con estructuras ortorrómbicas y hexagonales repetidas.

Ozkan explicó que estos materiales se pueden utilizar junto con tecnologías existentes, como las desarrolladas por la empresa suiza Climework AS. Estos sistemas extraen dióxido de carbono directamente de la atmósfera y lo secuestran para un almacenamiento seguro y a largo plazo.

Según Ozkan, antes de que estos compuestos puedan utilizarse en dispositivos de captura de carbono, es necesario resolver varias cuestiones técnicas. En primer lugar, los científicos deben abordar los obstáculos asociados con los desafíos relacionados con la síntesis en la producción de gran volumen. Otros obstáculos para la fabricación a gran escala incluyen mezclas no uniformes, gradientes de temperatura y problemas con la transferencia de calor, entre otros.

Aun así, estos obstáculos se pueden superar.

Según Ozkan, un enfoque de arriba hacia abajo es ideal para la síntesis de MXene a gran escala ampliando los métodos de grabado húmedo o desarrollando otros nuevos.

Los coautores del artículo son Kathrine A.M. Quirós, Jordyn M. Watkins, Talyah M. Nelson, Navindra D. Singh, Mahbub Chowdhury, Thrayesh Namboodiri, Kamal R. Talluri y Emma Yuan.

Más información: Mihrimah Ozkan et al, Frenar el CO2 contaminante mediante el uso de MXenes y MBenes bidimensionales, Chem (2023). DOI:10.1016/j.chempr.2023.09.001

Información de la revista: Química

Proporcionado por la Universidad de California - Riverside