Para abordar el enorme desafío que supone el calentamiento global, es necesario el desarrollo de nuevas soluciones realmente innovadoras que vayan más allá de los métodos tradicionales de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. La búsqueda de tales innovaciones ha llevado a un equipo de investigadores de la ETH Zúrich, liderado por la profesora Maria Lukatskaya, del grupo de Sistemas de Energía Electroquímica, a desarrollar un método revolucionario que podría cambiar radicalmente la forma en que abordamos la captura de carbono.
La técnica desarrollada por los investigadores suizos utiliza un componente llamado «fotoácidos» que reacciona ante la luz, modificando la acidez de un líquido que captura CO2 del aire. Este método no solo es innovador por su mecanismo de funcionamiento sino también por su fuente de energía: la luz.
Un interruptor de ácido controlado por luz
Dirigidos por Maria Lukatskaya los científicos están explotando el hecho de que en los líquidos acuosos ácidos, el CO2 está presente como CO2, pero en los líquidos acuosos alcalinos, reacciona para formar sales de ácido carbónico, conocidos como carbonatos. Esta reacción química es reversible. La acidez de un líquido determina si contiene CO2 o un carbonato.
Para influir en la acidez de su líquido, los investigadores le añadieron moléculas, llamadas fotoácidos, que reaccionan a la luz. Si dicho líquido se irradia con luz, las moléculas lo hacen ácido. En la oscuridad, vuelven al estado original que hace que el líquido sea más alcalino
En condiciones de oscuridad, el líquido se mantiene alcalino y es capaz de absorber CO2, que se convierte en carbonatos. Cuando estos alcanzan una concentración significativa, los investigadores exponen el líquido a la luz, lo que hace que se acidifique y libere el CO2 en forma de gas, el cual puede ser recolectado fácilmente. Este ciclo se repite de manera eficiente sin necesidad de energía adicional para calentar o enfriar el sistema, lo cual es común en otros métodos de captura de carbono.
Todo depende de la mezcla
En la práctica, sin embargo, hubo un problema: los fotoácidos utilizados son inestables en el agua. «En el curso de nuestros primeros experimentos, nos dimos cuenta de que las moléculas se descompondrían después de un día», dice Anna de Vries, estudiante de doctorado en el grupo de Lukatskaya y autora principal del estudio.
Así que Lukatskaya, de Vries y sus colegas analizaron la desintegración de la molécula. Resolvieron el problema haciendo correr su reacción no en agua, sino en una mezcla de agua y un disolvente orgánico. Los científicos pudieron determinar la proporción óptima de los dos líquidos mediante experimentos de laboratorio y pudieron explicar sus hallazgos gracias a los cálculos de modelos realizados por investigadores de la Universidad de la Sorbona en París.
Por un lado, esta mezcla les permitió mantener las moléculas de fotoácidos estables en la solución durante casi un mes. Por otro lado, aseguró que la luz se pudiera usar para cambiar la solución de un lado a otro según sea necesario entre ser ácido y ser alcalino. Si los investigadores usaran el disolvente orgánico sin agua, la reacción sería irreversible.
Sin calor
Otros procesos de captura de carbono también son cíclicos. Un método establecido funciona con filtros que recogen las moléculas de CO2 a temperatura ambiente. Para eliminar posteriormente el CO2 de los filtros, estos tienen que calentarse a unos 100 grados centígrados. Sin embargo, la calefacción y la refrigeración son intensivas en energía: representan la mayor parte de la energía requerida por el método de filtro. «
Por el contrario, nuestro proceso no necesita calefacción o refrigeración, por lo que requiere mucha menos energía», dice Lukatskaya. Más que eso, el nuevo método de los investigadores de ETH funciona potencialmente solo con la luz solar.
Con este estudio, los investigadores han demostrado que los fotoácidos se pueden utilizar en el laboratorio para capturar CO2. Su siguiente paso en el camino hacia la madurez del mercado será aumentar aún más la estabilidad de las moléculas fotoácidas. También necesitan investigar los parámetros de todo el proceso para optimizarlo aún más.
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