Disolvente encapsulado. Fuente: Rick Henkel
El cambio climático no solo está afectando a los océanos, también podría ser parte de la solución para revertirlo.
La captura directa de carbono en los océanos (DOC) es una forma emergente de tecnología de emisión negativa que tiene ventajas sobre su contraparte terrestre, la captura directa de aire, debido a su capacidad para evitar el uso de la tierra. El DOC también se puede combinar convenientemente con la energía eólica marina y el almacenamiento de carbono en alta mar.
Katherine Hornbostel, profesora asistente de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh, está bien versada en la tecnología de captura de carbono. Trabaja activamente con el profesor asistente Tagbo Niepa del Departamento de Ingeniería Química y del Petróleo de Pitta para desarrollar soluciones innovadoras para la captura de carbono en los océanos.
El equipo publicó dos artículos relacionados, “Demostración de la captura directa de carbono en el océano usando solventes encapsulados” y “Demostración de la captura directa de carbono en el océano usando contactores de membrana de fibra hueca” en Revista de Ingeniería Química. Estos dos documentos demuestran experimental y computacionalmente cómo dos tipos de contactores de membrana (disolventes encapsulados y contactores de membrana de fibra hueca) pueden eliminar el dióxido de carbono del océano.
“Los contactores de membrana son exactamente lo que parecen ser”, dijo Hornbostel. “Estas son membranas donde dos fluidos entran en contacto entre sí. En este caso, estamos combinando agua de mar por un lado y un solvente por el otro”.
Fibra hueca. Fuente: Rick Henkel
El equipo probó dos tipos de contactores de membrana: fibras huecas y solventes encapsulados. La mayor diferencia entre las dos tecnologías es su forma. Mientras que los contactores de membrana de fibra hueca parecen popotes, los solventes encapsulados parecen caviar. Por lo demás, funcionan exactamente igual.
“La idea detrás de ambos es obtener un área de contacto realmente grande entre el agua de mar y el solvente”, explicó Hornbostel. “Cuanto mayor sea el área de superficie, mejor será la tasa de eliminación de dióxido de carbono”.
El vaivén del agua de mar
El dióxido de carbono querrá pasar a través de la membrana hacia el disolvente, hecho de solución de sodio, que reacciona con el dióxido de carbono. Cuando el agua de mar entra en contacto con el solvente, el dióxido de carbono reaccionará y se separará del agua de mar. Luego, la solución debe recircularse para que el proceso sea más rentable, algo en lo que el equipo aún está trabajando.
“Teóricamente, podríamos reducir significativamente el precio si pudiéramos cambiar el pH del lado del agua de mar”, dijo Hornbostel. “El dióxido de carbono generalmente no está disponible en el agua de mar en el nivel de pH básico, por lo que debe reducir el pH en el agua de mar para que sea más ácida y luego más burbujas de dióxido de carbono”.
El equipo de Hornbostel está trabajando actualmente en métodos para alterar el pH del agua de mar utilizando un tratamiento de superficie de membrana y está explorando una combinación de captura directa del océano y desalinización para reducir los costos del sistema.
Más información:
Austin Lieber et al., Demostración de la captura directa de carbono en el océano utilizando solventes confinados, Revista de Ingeniería Química (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.144140
Joanna Rivero et al., Demostración de la captura directa de carbono en el océano utilizando contactores de membrana de fibra hueca, Revista de Ingeniería Química (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.143868