Una hoja sintética para absorber CO2 y luchar contra el cambio climático

La batalla contra los gases de efecto invernadero cuenta ahora con un nuevo aliado. Ingenieros de la Universidad de Illinois Chicago (UIC) han desarrollado un nuevo método de captura de dióxido de carbono que es más económico, usa menos energía y es más eficiente que los que se usan actualmente.

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El nuevo sistema se basa en un variación del sistema de hojas artificiales que los investigadores ya presentaron en 2019. Las hojas artificiales imitan el proceso natural de fotosíntesis de las plantas y utilizan el agua y el dióxido de carbono del aire para producir carbohidratos y oxígeno con la energía del sol. Este proceso ya se había conseguido en los laboratorios anteriormente, pero los investigadores consiguieron hacerlo funcionar en el mundo real por primera vez.

Ahora han publicado un artículo en la revista Energy & Environmental Science donde explican cómo han llevado este descubrimiento un paso más allá. Los ingenieros han incluído en su sistema un gradiente de agua -un lado seco y un lado húmedo- a través de una membrana cargada eléctricamente con el que han podido aumentar significativamente la cantidad de CO₂ capturado. Además lo han hecho usando materiales más económicos con lo que han conseguido también abaratar su coste.

Cómo funciona la hoja artificial

Según explican los investigadores, el dióxido de carbono se une con un disolvente orgánico en el lado seco y produce una concentración de bicarbonato, o bicarbonato de sodio, en la membrana. Según se va acumulando el bicarbonato, estos iones cargados negativamente son arrastrados a través de la membrana hacia un electrodo cargado positivamente en una solución a base de agua en el lado húmedo de la membrana.

La solución líquida disuelve el bicarbonato y lo convierte en dióxido de carbono, por lo que se puede extraer para aprovecharlo como combustible o para otros usos. La alteración de la carga eléctrica acelera o ralentiza el ritmo de captura de dióxido de carbono. Según las pruebas realizadas por los investigadores, uno de estos sistemas de pequeño tamaño —cabe en una mochila, aseguran— puede capturar en su punto óptimo hasta 3,3 milimoles por hora por cada cuatro centímetros cuadrados de material.

Esto, dicen, es más de 100 veces mejor que otros sistemas. Además, la cantidad de energía que necesita para funcionar es similar a la que gasta una bombilla LED de 1 vatio, lo que hace que este sistema sea bastante más barato que los que hay actualmente disponibles.

"Nuestro sistema de hojas artificiales puede desplegarse fuera del laboratorio, donde tiene el potencial de desempeñar un papel importante en la reducción de los gases de efecto invernadero en la atmósfera gracias a su alta tasa de captura de carbono, su coste relativamente bajo y su energía moderada, incluso cuando se compara con los mejores sistemas basados en el laboratorio", explica Meenesh Singh, profesor de ingeniería química en la UIC y autor principal del artículo.

Se puede usar a gran escala

Aunque el dispositivo que han utilizado en sus experimentos es muy pequeño, los investigadores aseguran que el sistema es modular por naturaleza por lo que se podría ampliar para su uso a gran escala. Los módulos se pueden ir apilando para que su efecto sea mayor o menor dependiendo del entorno en el que se quiera utilizar.

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Según Singh, un pequeño módulo del tamaño de un humidificador doméstico puede eliminar más de 1 kilogramo de CO₂ al día. Mientras que cuatro de estos módulos de electrodiálisis de gran tamaño pueden llegar a capturar más de 300 kilogramos de CO₂ por hora de las emisiones de una fábrica, por ejemplo.

"Es especialmente emocionante que esta aplicación en el mundo real de una hoja artificial impulsada por electrodiálisis tuviera un flujo elevado con una superficie pequeña y modular", dijo Singh. "Esto significa que tiene el potencial de ser apilable, los módulos pueden añadirse o restarse para ajustarse más perfectamente a la necesidad y utilizarse de forma asequible en hogares y aulas, no sólo entre organizaciones industriales rentables".