Un equipo de investigación de U of T Engineering ha desarrollado una nueva ruta electroquímica para transformar CO 2 en productos valiosos como combustible para aviones o plásticos. La tecnología podría mejorar significativamente la economía de capturar y reciclar carbono directamente del aire.
"Hoy en día, es técnicamente posible capturar CO 2 desde el aire y, a través de una serie de pasos, convertirlo en productos comerciales ", dice el profesor Ted Sargent, quien dirigió el equipo de investigación." El desafío es que se necesita mucha energía para hacerlo, lo que aumenta el costo y disminuyeel incentivo. Nuestra estrategia aumenta la eficiencia energética general al evitar algunas de las pérdidas más intensivas en energía ".
La captura directa de carbono en el aire es una tecnología emergente por la cual las compañías apuntan a producir combustibles o plásticos a partir de carbono que ya está en la atmósfera, en lugar de combustibles fósiles. La empresa canadiense Carbon Engineering, que ha construido una planta piloto en Squamish, BC,captura CO 2 forzando el aire a través de una solución líquida alcalina. El CO 2 se disuelve en el líquido, formando una sustancia llamada carbonato.
Para ser completamente reciclado, el carbonato disuelto normalmente se vuelve a convertir en CO 2 gas, y luego en componentes químicos que forman la base de combustibles y plásticos. Una forma de hacerlo es agregar productos químicos que conviertan el carbonato en una sal sólida. Este polvo de sal se calienta a temperaturas superiores a 900 C para producirCO 2 gas que puede sufrir más transformaciones. La energía requerida para este calentamiento aumenta el costo de los productos resultantes.
El método alternativo del equipo de ingeniería de U of T aplica un electrolizador, un dispositivo que usa electricidad para conducir una reacción química. Habiendo utilizado previamente electrolizadores para producir hidrógeno a partir del agua, se dieron cuenta de que también podrían usarse para convertir el carbonato disuelto directamente enCO 2 , omitiendo por completo el paso de calentamiento intermedio.
"Utilizamos una membrana bipolar, un nuevo diseño de electrolizador que es excelente para generar protones", dice Geonhui Lee, quien junto con su compañero postdoctoral Y. Chris Li es uno de los autores principales de un nuevo artículo Letras de energía de ACS que describe la técnica. "Estos protones eran exactamente lo que necesitábamos para convertir el carbonato nuevamente en CO 2 gas "
Su electrolizador también contiene un catalizador a base de plata que convierte inmediatamente el CO 2 producido en una mezcla de gases conocida como syngas. Syngas es una materia prima química común para el bien establecido proceso Fischer-Tropsch, y puede convertirse fácilmente en una amplia variedad de productos, incluidos combustible para aviones y precursores de plástico.
"Este es el primer proceso conocido que puede ir desde el carbonato hasta el gas de síntesis en un solo paso", dice Sargent.
Si bien se han usado muchos tipos de electrolizadores para convertir CO 2 en los componentes químicos, ninguno de ellos puede tratar eficazmente con el carbonato. Además, el hecho de que el CO 2 disuelto en líquido se convierte en carbonato tan fácilmente es un problema importante para las tecnologías existentes.
"Una vez que el CO 2 se convierte en carbonato, se vuelve inaccesible para los electrolizadores tradicionales ", dice Li." Esa es parte de la razón por la que tienen bajos rendimientos y bajas eficiencias. Nuestro sistema es único en el sentido de que logra una utilización del 100% de carbono: no se desperdicia carbono.También genera gas de síntesis como un solo producto en la salida, minimizando el costo de la purificación del producto ".
En el laboratorio, el equipo demostró la capacidad de convertir carbonato en gas de síntesis con una eficiencia energética general del 35%, y el electrolizador permaneció estable durante más de seis días de funcionamiento.
Sargent dice que se necesitará más trabajo para ampliar el proceso a los niveles necesarios para la aplicación industrial, pero que el estudio de prueba de concepto demuestra un camino alternativo viable para la captura y utilización directa de carbono en el aire.
"Recorre un largo camino para responder a la pregunta de si alguna vez será posible usar CO capturado por aire 2 de una manera comercialmente convincente ", dice." Este es un paso clave para cerrar el ciclo del carbono ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto . Original escrito por Tyler Irving. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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