La lucha por reducir las emisiones es real.
El año pasado, el mundo emitió 37 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono, estableciendo un nuevo récord. Como resultado, el CO se absorbe2 Más allá de la atmósfera se ha convertido en un concepto cada vez más popular. Los gobiernos de todo el mundo están apostando por esta tecnología, llamada captura directa de aire, para ayudar a alcanzar los objetivos climáticos y evitar las peores consecuencias del cambio climático.
Pero a pesar de que ya hay más de una docena de instalaciones de captura directa de aire en funcionamiento en todo el mundo, la tecnología aún enfrenta importantes obstáculos técnicos, incluido su propio alto consumo de energía.
En un estudio publicado el 1 de mayo en la revista Dr. Cartas de Energía ACS, investigadores y colaboradores de la Universidad de Colorado Boulder han revelado que un enfoque popular que muchos ingenieros están explorando para reducir el consumo de energía, de hecho, fracasará. El equipo, integrado por científicos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables en Golden, Colorado, y la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, propuso un diseño alternativo y más sostenible para capturar CO.2 y lo convierte en combustible.
“Lo ideal sería tomar CO2 mantenerse fuera del aire y fuera del aire”, dijo el primer autor Hussein Almazed, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica. “Sin embargo, algunos de estos CO2 Los productos útiles que contienen carbono se pueden reciclar, por eso los investigadores han propuesto diferentes ideas sobre cómo podemos lograrlo. Algunas de estas ideas parecen muy simples y elegantes sobre el papel, pero los investigadores rara vez prueban si son prácticas y económicas en entornos industriales”.
fuga de gas
Uno de los métodos de captura directa de aire más comunes es el uso de contactores de aire, esencialmente ventiladores grandes que aspiran aire hacia una cámara llena con un fluido básico. CO2 Es ácido, por lo que se une naturalmente a las soluciones y reacciona para formar carbonatos inofensivos (el ingrediente principal del concreto) o bicarbonato (el ingrediente del bicarbonato de sodio).
Stratos, una de las instalaciones de captura directa de aire más grandes del mundo que se está construyendo en Texas, utiliza este método.
Una vez que2 Cuando el carbonato o bicarbonato queda atrapado en una solución, los ingenieros deben separarlo del líquido para que el líquido pueda regresar a la cámara para capturar más CO.2.
Mientras tanto, el carbono capturado se puede convertir en plásticos, bebidas carbonatadas e incluso, con un procesamiento adicional, para alimentar hogares y potencialmente combustible para aviones.
Pero hay un problema. para liberar CO atrapado2, las empresas deben calentar soluciones de carbonato y bicarbonato a al menos 900 °C (1.652 °F), una temperatura que la energía solar y eólica no pueden alcanzar. Este paso suele estar impulsado por la quema de combustibles fósiles como el gas natural o el metano puro.
“Si tenemos que liberar CO2 para capturar CO2Esto frustra todo el propósito de la captura de carbono”, dijo Wilson Smith, profesor del Departamento de Ingeniería Química y Biológica y miembro del Instituto de Energía Renovable y Sostenible de CU Boulder.
cerrar el ciclo
Los investigadores buscan activamente respuestas. Un concepto, comúnmente conocido como captura reactiva, es aplicar electricidad a soluciones de carbonato y bicarbonato, eliminando el CO.2 y separados en cámaras de fluido básico. En teoría, el fluido reciclado podría capturar más CO2Forme un sistema de circuito cerrado.
“La captura reactiva es ahora la palabra de moda en este campo, y los investigadores han propuesto que puede ayudar a ahorrar energía y costos asociados con la captura de carbono. Pero nadie ha evaluado si es práctico en un entorno industrial”, dijo Almazed.
Para hacer esto, el equipo calculó la producción de masa y energía de las unidades de captura reactiva en función de las entradas dadas, para comprender qué tan bien funcionaría el sistema en general. Descubrieron que en un entorno industrial, la electricidad no sería capaz de regenerar fluidos básicos para recuperar más CO.2 desde el aire
De hecho, después de cinco ciclos de captura y regeneración de carbono, el fluido base apenas extrae CO.2 fuera del aire
El equipo sugirió un ajuste en el proceso de captura reactiva agregando un paso llamado electrodiálisis. El proceso divide el exceso de agua en iones ácidos y básicos, lo que ayuda al líquido básico a conservar su capacidad de absorber más CO.2. La electrodiálisis puede funcionar con electricidad renovable, lo que la convierte en una forma potencialmente sostenible de convertir el CO capturado2 Entre productos útiles.
Más importante aún, la electrodiálisis puede liberar CO2 gas, que los ingenieros pueden utilizar para fortalecer el hormigón.
“Para mí, el CO se está volviendo2 “Tiene que haber una solución importante en las rocas para mantenerlas fuera del aire durante mucho tiempo”, afirmó Smith. La producción de hormigón consume mucha energía y representa el 8% de las emisiones mundiales de carbono.
“Está resolviendo múltiples problemas con una sola tecnología”, dijo.
La raíz del problema
Según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), un grupo de científicos convocado por las Naciones Unidas, la eliminación de dióxido de carbono debe “alcanzar objetivos globales y nacionales de CO neto cero”.2 y las emisiones de gases de efecto invernadero”.
En todo el mundo, hay más de 20 plantas de captura directa de aire en funcionamiento y 130 actualmente en construcción.
Pero Smith insiste en que si bien la captura de carbono puede tener su lugar, la reducción de las emisiones sigue siendo el paso más importante para evitar las peores consecuencias del cambio climático.
“Imagínese la Tierra como una bañera, donde el agua que fluye del grifo es CO.”2. La bañera se está llenando y quedando inhabitable. Ahora tenemos dos opciones. Podemos usar una taza pequeña para sacar el agua, taza por taza, o podemos cerrar el grifo”, dijo Smith.
“La reducción de emisiones debe ser una prioridad”.