Los ingenieros químicos de UNSW Sydney han desarrollado una nueva tecnología que ayuda a convertir las emisiones nocivas de dióxido de carbono en componentes químicos para fabricar productos industriales útiles como combustible y plásticos.
Y si se valida en un entorno industrial y se adopta a gran escala, el proceso podría dar al mundo un respiro mientras transita hacia una economía verde.
En un artículo publicado hoy en la revista Materiales de energía avanzada , el Dr. Rahman Daiyan y la Dra. Emma Lovell de la Facultad de Ingeniería Química de UNSW detallan una forma de crear nanopartículas que promueven la conversión de dióxido de carbono residual en componentes industriales útiles
LLAMA ABIERTA
Los investigadores, que llevaron a cabo su trabajo en el Laboratorio de Investigación de Partículas y Catálisis dirigido por la Profesora de Scientia Rose Amal, muestran que al producir óxido de zinc a temperaturas muy altas utilizando una técnica llamada pirólisis por aspersión de llama FSP, pueden crear nanopartículas queactúan como el catalizador para convertir el dióxido de carbono en "gas de síntesis", una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono utilizado en la fabricación de productos industriales. Los investigadores dicen que este método es más barato y más escalable a los requisitos de la industria pesada de lo que está disponible hoy en día.
"Utilizamos una llama abierta, que arde a 2000 grados, para crear nanopartículas de óxido de zinc que luego se pueden usar para convertir CO 2 , usando electricidad, en gas de síntesis ", dice el Dr. Lovell.
"Syngas a menudo se considera el equivalente químico de Lego porque los dos componentes básicos, el hidrógeno y el monóxido de carbono, se pueden usar en diferentes proporciones para hacer cosas como diesel sintético, metanol, alcohol o plásticos, que son precursores industriales muy importantes.
"Así que esencialmente lo que estamos haciendo es convertir CO 2 en estos precursores que pueden usarse para fabricar todos estos químicos industriales vitales ".
CERRANDO EL BUCLE
En un entorno industrial, se podría usar un electrolizador que contenga partículas de óxido de zinc producidas por FSP para convertir el CO residual 2 en permutaciones útiles de syngas, dice el Dr. Daiyan.
"Residuos de CO 2 por ejemplo, una planta de energía o una fábrica de cemento, se puede pasar a través de este electrolizador, y dentro tenemos nuestro material de óxido de zinc rociado con llama en forma de electrodo. Cuando pasamos los desechos de CO 2 en, se procesa con electricidad y se libera de una salida como gas de síntesis en una mezcla de CO e hidrógeno ", dice.
Los investigadores dicen que, en efecto, están cerrando el ciclo del carbono en los procesos industriales que crean gases de efecto invernadero nocivos. Y al hacer pequeños ajustes en la forma en que las nanopartículas se queman con la técnica FSP, pueden determinar la mezcla eventual del edificio de gas de síntesisbloques producidos por la conversión de dióxido de carbono.
"En este momento se genera gas de síntesis utilizando gas natural, por lo que a partir de combustibles fósiles", dice el Dr. Daiyan. "Pero estamos utilizando dióxido de carbono residual y luego lo convertimos en gas de síntesis en una proporción dependiendo de la industria que deseeúsalo "
Por ejemplo, una relación uno a uno entre el monóxido de carbono y el hidrógeno se presta a gas de síntesis que puede usarse como combustible. Pero una relación de cuatro partes de monóxido de carbono y una parte de hidrógeno es adecuada para la creación de plásticos, dice el Dr. Daiyan.
BARATO Y ACCESIBLE
Al elegir el óxido de zinc como su catalizador, los investigadores se han asegurado de que su solución se haya mantenido como una alternativa más barata a lo que se intentó anteriormente en este espacio.
"Los intentos anteriores han utilizado materiales costosos como el paladio, pero esta es la primera vez en que un material muy barato y abundante, extraído localmente en Australia, se ha aplicado con éxito al problema de la conversión de dióxido de carbono residual", dice el Dr. Daiyan.
El Dr. Lovell agrega que lo que también hace que este método sea atractivo es usar el sistema de llama FSP para crear y controlar estos valiosos materiales.
"Significa que puede usarse industrialmente, puede escalarse, es muy rápido hacer los materiales y muy efectivo", dice ella.
"No debemos preocuparnos por las técnicas de síntesis complicadas que usan metales y precursores realmente caros; podemos quemarlo y en 10 minutos tenemos estas partículas listas para funcionar. Y al controlar cómo lo quemamos, podemos controlar esosproporciones de bloques de construcción de gas de síntesis deseados ".
ESCALANDO HACIA ARRIBA
Mientras que el dúo ya ha construido un electrolizador que ha sido probado con residuos de CO 2 el gas que contiene contaminantes, escalando la tecnología hasta el punto en el que podría convertir todos los desechos de dióxido de carbono emitidos por una planta de energía, aún está muy por debajo.
"La idea es que podemos tomar una fuente puntual de CO 2 como una central eléctrica de carbón, una central eléctrica de gas o incluso una mina de gas natural donde se libera una gran cantidad de CO puro 2 y esencialmente podemos adaptar esta tecnología en el extremo posterior de estas plantas. Entonces podría capturar el CO producido 2 y conviértalo en algo de gran valor para la industria ", dice el Dr. Lovell.
El próximo proyecto del grupo será probar sus nanomateriales en un entorno de gases de combustión para garantizar que sean tolerantes a las duras condiciones y otros productos químicos que se encuentran en los gases residuales industriales.
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