Los científicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía han encontrado un proceso simple y confiable para capturar dióxido de carbono directamente del aire ambiente, ofreciendo una nueva opción para estrategias de captura y almacenamiento de carbono para combatir el calentamiento global.
Inicialmente, el equipo de ORNL estaba estudiando métodos para eliminar contaminantes ambientales como sulfato, cromato o fosfato del agua. Para eliminar esos iones cargados negativamente, los investigadores sintetizaron un compuesto simple conocido como guanidina diseñado para unirse fuertemente a los contaminantes y formar insolublecristales que se separan fácilmente del agua.
En el proceso, descubrieron un método para capturar y liberar dióxido de carbono que requiere un mínimo de energía y aporte químico. Sus resultados se publican en la revista Edición internacional Angewandte Chemie .
"Cuando dejamos una solución acuosa de la guanidina abierta al aire, comenzaron a formarse hermosos cristales en forma de prisma", dijo Radu Custelcean de ORNL. "Después de analizar su estructura por difracción de rayos X, nos sorprendió encontrar los cristales contenidoscarbonato, que se forma cuando el dióxido de carbono del aire reacciona con el agua "
Décadas de investigación han llevado al desarrollo de estrategias de captura de carbono y almacenamiento a largo plazo para disminuir la producción o eliminar las emisiones de dióxido de carbono de las plantas de energía, un gas de efecto invernadero que atrapa el calor y contribuye a un aumento global de las temperaturas.Las estrategias de almacenamiento comprenden un sistema integrado de tecnologías que recolecta dióxido de carbono desde el punto de liberación o directamente desde el aire, luego lo transporta y almacena en lugares designados.
Un método menos tradicional que absorbe dióxido de carbono ya presente en la atmósfera, llamado captura directa de aire, es el enfoque de la investigación de ORNL descrita en este documento, aunque también podría usarse en el punto donde se emite dióxido de carbono.
Una vez que se captura el dióxido de carbono, debe liberarse del compuesto para que el gas pueda transportarse, generalmente a través de una tubería, e inyectarse bajo tierra para su almacenamiento. Los materiales tradicionales de captura directa de aire deben calentarse hasta 900 grados Celsius para liberarel gas, un proceso que a menudo emite más dióxido de carbono que el que se eliminó inicialmente. El material de guanidina desarrollado por ORNL ofrece una alternativa menos intensiva en energía.
"A través de nuestro proceso, pudimos liberar el dióxido de carbono unido calentando los cristales a 80-120 grados centígrados, que es relativamente suave en comparación con los métodos actuales", dijo Custelcean. Después del calentamiento, los cristales volvieron al originalmaterial de guanidina. El compuesto recuperado se recicló a través de tres ciclos consecutivos de captura y liberación de carbono.
Si bien el método de captura directa de aire está ganando tracción, según Custelcean, el proceso debe desarrollarse más y aplicarse de manera agresiva para ser efectivo en la lucha contra el calentamiento global. Además, necesitan obtener una mejor comprensión del material de guanidina y cómo funcionapodría beneficiar a las aplicaciones de captura y almacenamiento de carbono existentes y futuras.
El equipo de investigación ahora está estudiando la estructura cristalina y las propiedades del material con las capacidades únicas de dispersión de neutrones en ORNL's Spallation Neutron Source SNS, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE. Al analizar la unión de carbonato en los cristales, esperan comprender mejorEl mecanismo molecular de captura y liberación de dióxido de carbono y ayuda a diseñar la próxima generación de sorbentes.
Los científicos también planean evaluar el uso de la energía solar como fuente de calor sostenible para liberar el dióxido de carbono unido de los cristales.
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Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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