Imagine un día en el que las emisiones generadas por las centrales eléctricas y la industria puedan ser capturadas y usadas para alimentar a los reactores catalíticos que transforman químicamente los gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono, en combustibles industriales o productos químicos que solo emiten oxígeno.
Es un futuro que, según Haotian Wang, investigador de la Universidad de Harvard, puede estar más cerca de lo que muchos creen.
Así como sus colegas del Instituto Rowland en Harvard, quienes en conjunto desarrollaron un sistema para usar electricidad renovable y reducir el dióxido de carbono (CO2) a monóxido de carbono (CO), un producto clave utilizado en varios procesos industriales. El sistema se describe en un artículo publicado en Joule, una revista hermana recientemente lanzada de Cell Press.
“La idea más prometedora podría ser conectar estos dispositivos con centrales eléctricas de carbón u otra industria que produzca una gran cantidad de CO2”, dijo Wang. “Aproximadamente el 20% de esos gases son CO2, por lo que si puede bombearlos a esta celda … y combinarlos con electricidad limpia, entonces potencialmente podemos producir químicos útiles a partir de estos desechos de una manera sostenible, e incluso cerrar parte del ciclo del CO2.”
El nuevo sistema, dijo Wang, representa un paso decisivo hacia adelante desde el que él y sus colegas lo describieron por primera vez en un artículo durante el 2017 en Chem.
El sistema anterior apenas tenía el tamaño de un teléfono celular y dependía de dos cámaras llenas de electrolitos, cada una de las cuales contenía un electrodo. Éste funcionó utilizando un electrodo en una cámara para dividir las moléculas de agua en oxígeno y protones. A medida que el oxígeno burbujeaba, los protones conducidos a través de la solución líquida se moverían a la segunda cámara, donde, con la ayuda del catalizador de níquel, se unirían con CO2 y separarían la molécula, dejando CO y agua. Esa agua podría luego ser devuelta a la primera cámara, donde nuevamente se dividiría, y el proceso comenzaría nuevamente.
El nuevo sistema es más barato y se basa en altas concentraciones de gas CO2 y vapor de agua para operar de manera más eficiente. Sólo una celda de 10 por 10 centímetros puede producir hasta cuatro litros de CO por hora, dijo Wang.
El nuevo sistema aborda los dos desafíos principales, el costo y la escalabilidad, que se consideraron como limitantes de la técnica inicial, dijo.
“En el trabajo anterior, descubrimos los catalizadores de un solo átomo de níquel que son muy selectivos para reducir el CO2 a CO … pero uno de los desafíos que enfrentamos fue que los materiales para la síntesis eran caros”, dijo Wang. “El soporte que utilizamos para anclar átomos de níquel individuales se basó en el grafeno, lo que hizo que fuera muy difícil producirlo a escala de gramos o kilogramos para su uso práctico en el futuro”.
Para abordar ese problema, dijo, su equipo recurrió a un producto comercial que es miles de veces más barato que el grafeno como soporte alternativo: el negro de carbón.
“En este momento, lo mejor que podemos producir son gramos, pero antes solo podíamos producir miligramos por lote”, dijo Wang. “Pero esto solo está limitado por el equipo de síntesis que tenemos; Si tuvieras un tanque más grande, podrías hacer kilogramos o incluso toneladas de este catalizador”.
El otro desafío que Wang y sus colegas tuvieron que superar fue el hecho de que el sistema original solo funcionaba en una solución líquida.
Un día en un futuro no muy lejano, los gases provenientes de las centrales eléctricas y la industria pesada, en lugar de arrojarse a la atmósfera, podrían ser capturados y transformados químicamente de gases de efecto invernadero (como el CO2) en combustibles industriales o químicos gracias a un nuevo sistema que puede usar electricidad renovable para reducir el dióxido de carbono a monóxido de carbono, un producto clave utilizado en varios procesos industriales.
