Tecnología verde para una membrana autoformante que captura CO2

• Al hacer crecer la parte costosa de la membrana, hecha de plata, durante el funcionamiento de la membrana, redujeron drásticamente la demanda de plata y el costo de la membrana. El trabajo se publica en la revista Energy and Environmental Science.

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• jueves 07 mayo 2020
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Una nueva clase de membrana autoformante se ha demostrado capaz de separar el dióxido de carbono de una mezcla de gases. Al funcionar como un filtro de café, permite que gases inofensivos, como el nitrógeno, salgan a la atmósfera y permite que el dióxido de carbono se procese por separado.

El equipo desarrollador de investigadores de la UCL (University College London) y la Universidad de Newcastle cree que el sistema puede ser aplicable para su uso en procesos de separación de dióxido de carbono, ya sea para proteger el medio ambiente o en ingeniería de reacción.

El coautor profesor Paul Shearing (Ingeniería Química de UCL) dijo en un comunicado: "En los últimos diez años, hemos establecido herramientas sofisticadas para imágenes de rayos X en el Laboratorio de innovación electroquímica, que nos permiten ver materiales y dispositivos internos durante la operación: aquí estamos hemos aplicado estas técnicas a nuevas membranas autoformantes, que desempeñarán un papel clave en la descarbonización ".

El coautor doctor Greg Mutch, de la Universidad de Newcastle, dijo: "No construimos toda la membrana de plata, en su lugar agregamos una pequeña cantidad de plata y la cultivamos dentro de la membrana, agregando la funcionalidad que deseábamos. Lo más importante es que el rendimiento de la membrana está al nivel requerido para ser competitivo con los procesos de captura de carbono existentes; de hecho, probablemente reduciría el tamaño del equipo requerido significativamente y potencialmente reduciría los costos operativos".

Las emisiones de dióxido de carbono son el principal impulsor del cambio climático. Actualmente, nuestro clima es aproximadamente 1 ° C más cálido que en tiempos preindustriales. Ya hemos emitido suficiente dióxido de carbono para calentar el planeta más allá de 1,5 ° C (hay un retraso entre las emisiones y el calentamiento), y tenemos acuerdos internacionales para garantizar que no superemos los 2 ° C.

Un calentamiento superior a 2 ° C tendrá consecuencias desastrosas, incluidos los impactos en la salud humana, la disponibilidad de alimentos, la migración a gran escala y nuestro medio ambiente. Necesitamos urgentemente nuevos materiales y procesos que reduzcan la cantidad de dióxido de carbono que emitimos a la atmósfera; estas tecnologías se denominan captura y almacenamiento de carbono (CCS).

Aunque estamos haciendo grandes esfuerzos con la energía renovable y los vehículos eléctricos, el mundo sigue siendo predominantemente alimentado por combustibles fósiles y es muy poco probable que podamos reducir esa contribución a tiempo para limitar el calentamiento a menos de 2 ° C.

Además, los grandes ejercicios de modelado, como los del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, han demostrado repetidamente que la forma más rentable de frenar el calentamiento global siempre implica una cantidad significativa de CCS (en combinación con, por ejemplo, tecnologías de energía renovable).

La membrana autoformante

En un método nunca antes probado, se utilizaron soportes de óxido de aluminio en forma de gránulos y tubulares para hacer crecer la membrana a base de plata. Se agregó plata al soporte, y las condiciones experimentadas durante la operación obligaron a la plata a crecer dentro del soporte, otorgando a la membrana un mayor rendimiento.

Mediante el uso de la tomografía computarizada de rayos X en el Laboratorio de Innovación Electroquímica de UCL, el equipo pudo observar el interior de la membrana y confirmar que la penetración de CO2 y O2 estimuló el autoensamblaje de las dendritas de plata.

Es importante destacar que el rendimiento de la membrana se demostró a través de las mediciones de permeación en el nivel requerido para ser competitivo con los procesos de captura de carbono existentes. La permeabilidad de la membrana fue un orden de magnitud mayor que la requerida, y el flujo de CO2 fue el más alto reportado para esta clase de membrana.

Mutch agregó: "Estos ahorros son importantes: el costo de la captura de carbono es uno de los factores clave que limitan la absorción de la tecnología. Hay una métrica común para el rendimiento de la membrana: el 'límite superior'. Como nuestra membrana se basa en un mecanismo de transporte único, evitamos las limitaciones de la mayoría de los materiales de membrana y vamos mucho más allá del límite superior".