Els enginyers del MIT presenten una tecnologia de captura de carboni 'revolucionària' per absorbir el CO2 fent servir 'significativament' menys energia i diners

Totes Les Novetats

Els enginyers del MIT han desenvolupat una nova manera d’eliminar el diòxid de carboni de l’aire.El procés podria funcionar amb el gas a pràcticament qualsevol concentració, des de les emissions de les centrals elèctriques fins a l'aire lliure.
Escrit per David Chandler | Notícies del MIT

Una nova manera d’eliminar el diòxid de carboni d’un corrent d’aire podria proporcionar una eina significativa en la batalla contra el canvi climàtic.


La majoria dels mètodes per eliminar el diòxid de carboni d’un corrent de gas requereixen concentracions més altes, com les que es troben a les emissions de fum de les centrals elèctriques basades en combustibles fòssils. S'han desenvolupat algunes variacions que poden funcionar amb les baixes concentracions que es troben a l'aire, però el nou mètode és significativament menys intensiu en energia i és car, segons els investigadors.

La tècnica, basada en el pas d’aire a través d’una pila de plaques electroquímiques carregades, es descriu en un nou article del diariCiències de l'energia i del medi ambient, del postdoctoral del MIT Sahag Voskian, que va desenvolupar el treball durant el seu doctorat, i T. Alan Hatton, el professor d'Enginyeria Química de Ralph Landau.

El dispositiu és essencialment una gran bateria especialitzada que absorbeix el diòxid de carboni de l’aire (o d’un altre corrent de gas) que passa pels seus elèctrodes mentre es carrega i, a continuació, allibera el gas mentre es descarrega. En funcionament, el dispositiu simplement s’alternaria entre la càrrega i la descàrrega, amb aire fresc o gas d’alimentació bufat a través del sistema durant el cicle de càrrega i, a continuació, el diòxid de carboni pur i concentrat que s’explosa durant la descàrrega.

Foto de MIT News

A mesura que la bateria es carrega, es produeix una reacció electroquímica a la superfície de cadascuna d’una pila d’elèctrodes. Aquests estan recoberts amb un compost anomenat poliantraquinona, que es compon amb nanotubs de carboni. Els elèctrodes tenen una afinitat natural pel diòxid de carboni i reaccionen fàcilment amb les seves molècules al flux d’aire o s’alimenten amb gas, fins i tot quan és present a concentracions molt baixes. La reacció inversa es produeix quan la bateria es descarrega, durant la qual el dispositiu pot proporcionar part de l'energia necessària per a tot el sistema, i en el procés expulsa un flux de diòxid de carboni pur. Tot el sistema funciona a temperatura ambient i pressió d’aire normal.


'El major avantatge d'aquesta tecnologia sobre la majoria de les altres tecnologies de captura o absorció de carboni és la naturalesa binària de l'afinitat de l'adsorbent amb el diòxid de carboni', explica Voskian. En altres paraules, el material de l'elèctrode, per la seva naturalesa, 'té una afinitat elevada o no té cap afinitat', segons l'estat de càrrega o descàrrega de la bateria. Altres reaccions que s’utilitzen per a la captura de carboni requereixen passos intermedis de processament químic o l’entrada d’energia significativa com la calor o diferències de pressió.

COMPROVAR: La primera bateria de diòxid de carboni totalment recarregable és set vegades més eficaç que l’ió de liti


'Aquesta afinitat binària permet la captura de diòxid de carboni a partir de qualsevol concentració, incloses 400 parts per milió, i permet l'alliberament a qualsevol corrent portador, inclòs el 100% de CO2', diu Voskian. És a dir, a mesura que qualsevol gas flueix a través de la pila d’aquestes cèl·lules electroquímiques planes, durant el pas d’alliberament el diòxid de carboni capturat es portarà junt amb ell. Per exemple, si el producte final desitjat és diòxid de carboni pur que s’utilitzarà en la carbonatació de begudes, es podrà bufar un flux de gas pur a través de les plaques. El gas capturat s’allibera de les plaques i s’uneix al corrent.

En algunes plantes embotelladores de refrescos, es crema combustible fòssil per generar el diòxid de carboni necessari per donar a les begudes el seu gas. De la mateixa manera, alguns agricultors cremen gas natural per produir diòxid de carboni per alimentar les seves plantes als hivernacles. El nou sistema podria eliminar aquesta necessitat de combustibles fòssils en aquestes aplicacions i, en aquest procés, eliminaria el gas d’efecte hivernacle directament de l’aire, diu Voskian. Com a alternativa, el flux de diòxid de carboni pur es podria comprimir i injectar sota terra per eliminar-lo a llarg termini, o fins i tot convertir-lo en combustible mitjançant una sèrie de processos químics i electroquímics.

Diu que el procés que fa servir aquest sistema per captar i alliberar diòxid de carboni 'és revolucionari'. 'Tot plegat es troba en condicions ambientals; no cal cap aportació tèrmica, de pressió o química. Són només aquestes làmines molt primes, amb les dues superfícies actives, que es poden apilar en una caixa i connectar-les a una font d’electricitat '.

MÉS: Els estudiants inventen la nansa de la porta per als banys públics que es poden netejar i desinfectar


'Als meus laboratoris, ens hem esforçat per desenvolupar noves tecnologies per afrontar una sèrie de problemes ambientals que evitin la necessitat de fonts d'energia tèrmica, canvis en la pressió del sistema o addició de productes químics per completar els cicles de separació i alliberament', diu Hatton. 'Aquesta tecnologia de captura de diòxid de carboni és una demostració clara del poder dels enfocaments electroquímics que requereixen només petites oscil·lacions de tensió per impulsar les separacions'.

En una planta de treball, per exemple, en una central elèctrica on es produeixen gasos d’escapament contínuament, es podrien configurar dos conjunts d’aquestes piles de cèl·lules electroquímiques que funcionessin paral·lelament, i que els gasos de combustió es dirigissin primer cap a un conjunt per a la captura de carboni, després es desvia al segon conjunt mentre el primer conjunt entra en el seu cicle de descàrrega. En alternar endavant i endarrere, el sistema sempre podria capturar i descarregar el gas. Al laboratori, l’equip ha demostrat que el sistema suporta almenys 7.000 cicles de càrrega-descàrrega, amb una pèrdua d’eficiència del 30% en aquest temps. Els investigadors calculen que poden millorar fàcilment fins a 20.000 a 50.000 cicles.

Els propis elèctrodes es poden fabricar mitjançant mètodes estàndard de processament químic. Tot i que avui es fa en un laboratori, es pot adaptar de manera que finalment es puguin fabricar en grans quantitats mitjançant un procés de fabricació de rotlle a rotlle similar a una impremta de diaris, diu Voskian. 'Hem desenvolupat tècniques molt rendibles', diu, calculant que es podria produir per desenes de dòlars per metre quadrat d'elèctrode.

MIREU: Aquest nou biorreactor utilitza algues per capturar tant diòxid de carboni com un acre d’arbres

En comparació amb altres tecnologies de captura de carboni existents, aquest sistema és bastant eficient energèticament, ja que utilitza aproximadament un gigajoule d’energia per tona de diòxid de carboni capturat de manera constant. Altres mètodes existents tenen un consum d'energia que varia entre 1 i 10 gigajoules per tona, depenent de la concentració d'entrada de diòxid de carboni, diu Voskian.

Els investigadors han creat una empresa anomenada Verdox per comercialitzar el procés i esperen desenvolupar una planta a escala pilot en els propers anys, diu. I és que el sistema és molt fàcil d’escalar, comenta: “Si voleu més capacitat, només heu de fabricar més elèctrodes”.

Reimprès amb permís de Notícies del MIT

Netejar la negativitat compartint les bones notícies a les xarxes socials ...