Una nueva forma de capturar y reciclar el dióxido de carbono de las emisiones industriales

La captura de carbono es un método prometedor para ayudar a frenar el cambio climático. Con este método, se atrapa el dióxido de carbono (CO­­₂) antes de que escape a la atmósfera, pero el proceso requiere una gran cantidad de energía y equipos. Ahora, unos investigadores informan en ACS Central Science que han diseñado un sistema de captura mediante una célula electroquímica que puede captar y liberar fácilmente el CO₂. El dispositivo funciona a temperatura ambiente y requiere menos energía que los sistemas convencionales de captura de carbono basados en aminas.

Muchas industrias están recurriendo a la electrificación para ayudar a frenar las emisiones de carbono, pero esta técnica no es viable para todos los sectores. Por ejemplo, el CO₂ es un subproducto natural de la fabricación de cemento y, por tanto, un importante contribuyente a las emisiones por sí solo. El exceso de gas se puede atrapar con tecnologías de captura de carbono, que suelen basarse en aminas para ayudar a “depurar” el contaminante uniéndose químicamente a él. Sin embargo, esto también requiere mucha energía, calor y equipos industriales, que pueden quemar aún más combustibles fósiles en el proceso. La propia captura de carbono podría electrificarse utilizando células electroquímicas, y estos dispositivos podrían alimentarse con fuentes de energía renovables. Así pues, Fang-Yu Kuo, Sung Eun Jerng y Betar Gallant querían desarrollar una célula electroquímica que pudiera atrapar el CO₂ de manera fácil y reversible con un aporte mínimo de energía.

El equipo desarrolló primero una célula electroquímica capaz de capturar y liberar el carbono emitido “balanceando” cationes cargados positivamente a través de una amina líquida disuelta en dimetilsulfóxido. Cuando la célula se descargó, un fuerte catión de Lewis interactuó con el ácido carbámico, liberando CO₂ y formando la amina de carbamato. Cuando se invirtió el proceso y se cargó la célula, se eliminó el catión y la célula pudo capturar CO₂ y reformar el ácido carbámico en el proceso. 

Los investigadores optimizaron el proceso de oscilación iónica con una combinación de iones de potasio y zinc. En un prototipo de célula, utilizaron estos dos iones como base para el cátodo y el ánodo de la célula. Esta célula requiere menos energía que otras basadas en el calor y, en los experimentos iniciales, resultó competitiva con otras células electroquímicas. Además, probaron la estabilidad a largo plazo del dispositivo y descubrieron que casi el 95 % de su capacidad original se mantenía tras varios ciclos de carga y descarga, lo que demostraba que el sistema era viable. Los investigadores afirman que este trabajo demuestra que es posible una alternativa electroquímica y que podría contribuir a que las tecnologías de captura y liberación continua de CO₂ sean más prácticas para las aplicaciones industriales.

Los autores agradecen la financiación del Research Support Council del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

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