Combustibles limpios y sostenibles hechos de “aire fino” y desechos plásticos

Los científicos han demostrado cómo el dióxido de carbono de los procesos industriales, e incluso directamente del aire, puede capturarse y convertirse en combustibles limpios y sostenibles utilizando solo energía solar.

Investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado un reactor alimentado por energía solar que convierte el CO capturado₂ y residuos plásticos en combustibles sostenibles y otros productos químicos valiosos. En pruebas de CO₂ se convirtió en gas de síntesis, un componente clave de los combustibles líquidos sostenibles, y las botellas de plástico se convirtieron en ácido glicólico, que se usa ampliamente en la industria cosmética.

Sin embargo, a diferencia de las pruebas anteriores de su tecnología de combustible solar, el equipo tomó CO₂ de fuentes del mundo real, como los gases de escape industriales o el aire mismo. Los científicos pudieron capturar y concentrar el CO₂ y convertirlos en combustible sostenible.

Aunque se necesitan mejoras antes de que la tecnología pueda usarse a escala industrial, los resultados se publican en la revista Joulerepresentan otro paso importante hacia la producción de combustibles limpios para impulsar la economía, sin necesidad de una extracción de petróleo y gas destructiva para el medio ambiente.

Durante varios años, el grupo de investigación del profesor Erwin Reisner, con sede en el Departamento de Química de Yusuf Hamied, ha estado desarrollando combustibles sostenibles con cero contenido neto de carbono, inspirados en la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas convierten la luz solar en alimento, utilizando hojas artificiales. Estas hojas artificiales convierten el CO₂ y agua en combustible, utilizando únicamente energía solar.

Hasta ahora, sus experimentos con energía solar han utilizado CO puro y concentrado.₂ de un cilindro, pero para que la tecnología sea práctica, debe ser capaz de capturar activamente CO₂ de procesos industriales o directamente del aire. Sin embargo, desde CO₂ es solo uno de los muchos tipos de moléculas en el aire que respiramos, lo que hace que esta tecnología sea lo suficientemente selectiva para procesar CO altamente diluido₂ es un gran desafío técnico.

“No solo estamos interesados ​​en la descarbonización, también estamos interesados ​​en la desfosilización: necesitamos eliminar los combustibles fósiles por completo para crear una economía circular”, dijo Reisner. “A mediano plazo, esta tecnología podría ayudar a reducir las emisiones de carbono al capturarlo de la industria y convertirlo en algo útil, pero en última instancia, debemos eliminar los combustibles fósiles por completo de la ecuación y capturar el CO₂ desde el aire.”

Los investigadores se inspiraron en la captura y almacenamiento de carbono (CCS), donde el CO₂ se captura y luego se bombea y almacena bajo tierra.

“CCS es una tecnología popular en la industria de los combustibles fósiles como una forma de reducir las emisiones de carbono mientras continúa la exploración de petróleo y gas”, dijo Reisner. “Pero si en lugar de captura y almacenamiento de carbono tuviéramos captura y uso de carbono, podríamos hacer algo útil con el CO₂ en lugar de enterrarlo bajo tierra, con consecuencias desconocidas a largo plazo, y eliminar el uso de combustibles fósiles”.

Los investigadores adaptaron su tecnología de energía solar para trabajar con gases de escape o directamente del aire, convirtiendo CO₂ y plásticos en combustibles y productos químicos usando solo energía solar.

Al pasar aire a través de un sistema que contiene una solución alcalina, CO₂ queda atrapado selectivamente y otros gases presentes en el aire, como el nitrógeno y el oxígeno, escapan inofensivamente al exterior. Este proceso de burbujeo permite a los científicos concentrar el CO₂ del aire en la solución, lo que hace que sea más fácil trabajar con él.

El sistema integrado incluye un fotocátodo y un ánodo. El sistema tiene dos cámaras: el CO se captura en un lado₂ una solución que se convierte en gas de síntesis, un combustible simple. Por otro lado, los plásticos se convierten en productos químicos útiles utilizando solo la luz solar.

“El componente de plástico es un truco importante de este sistema”, dijo el coautor Dr. Motiar Rahaman. “Captura y uso de CO₂ desde el aire dificulta la química. Pero si añadimos residuos plásticos al sistema, el plástico donará electrones al CO2₂. El plástico se descompone en ácido glicólico, muy utilizado en la industria cosmética, y CO₂ se convierte en gas de síntesis, que es un combustible simple”.

“Este sistema de energía solar toma dos productos de desecho dañinos, el plástico y las emisiones de carbono, y los convierte en algo realmente útil”, dijo el coautor, el Dr. Sayan Kar.

“En lugar de almacenar CO₂ bajo tierra, al igual que con CCS, podemos capturarlo del aire y convertirlo en combustible limpio”, dijo Rahaman. “De esta manera, podemos aislar a la industria de los combustibles fósiles del proceso de producción de combustible, lo que con suerte nos ayudará a evitar la destrucción del cambio climático”.

“El hecho de que podamos absorber CO de manera efectiva₂ de la nada y convertirlo en algo útil es único”, dijo Kar. “Es gratificante que podamos hacer esto usando solo la luz del sol”.

Los investigadores están desarrollando actualmente un demostrador de mesa con un rendimiento y una practicidad mejorados para resaltar los beneficios de combinar la captura directa de aire con CO₂ utilizar como una ruta hacia un futuro libre de carbono.