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Esta batería elimina el dióxido de carbono directamente del aire

por wetadmin
"Los electrodos más rápidos del mundo" triplican la densidad de las baterías de litio

Los ingenieros del MIT inventaron un dispositivo que utiliza algo llamado “electro-swing absorption” para tomar el dióxido de carbono del aire y permitir que sea almacenado o utilizado para otras industrias.

Las iniciativas de captura de carbono (Carbon capture initiatives, CCI, por sus siglas en inglés) son tecnologías que filtran el CO2 de los gases antes de que lleguen a la atmósfera. Existe evidencia científica sustancial de que el CO2 liberado por las actividades humanas está causando aumentos en la temperatura media global, también conocido como cambio climático. Por esta razón, la tecnología para eliminar el carbono de la atmósfera, llamada captura de carbono, está recibiendo una mayor atención de los gobiernos e inversores de todo el mundo.

Existen varios métodos de captura de carbono que utilizan diferentes presiones, temperaturas y membranas para filtrar el CO2. También hay métodos que implican una reacción química conocida como depuración de disolventes. Todas estas técnicas son difíciles de escalar, requieren mucha energía y tienen poca capacidad para formas de diseño complicadas, lo que hace que sean difíciles de incorporar a los dispositivos existentes. Además, la mayoría están diseñadas para la combustión a gran escala y otros humos industriales que producen gases con concentraciones de CO2 superiores al 10%.

"Los electrodos más rápidos del mundo" triplican la densidad de las baterías de litio
ENERGÍAS ALTERNATIVAS
“Los electrodos más rápidos del mundo” triplican la densidad de las baterías de litio

Los investigadores Sahag Voskian y T. Alan Hatton del MIT diseñaron una nueva y revolucionaria técnica de captura de carbono llamada ‘electro-swing-absorption’ (ESA), que supera muchos de estos problemas existentes. Crearon una batería especializada que absorbe el CO2 del aire al pasar por el dispositivo. Además de su estudio sobre este dispositivo, planean comercializar el proceso a través de su startup, Verdox.

La batería utiliza algunos materiales de nueva ingeniería que forman un cátodo (electrodo negativo) y un ánodo (electrodo positivo). Los investigadores los construyeron a partir de diminutas partículas llamadas nanotubos de carbono.

Recubrieron el ánodo con un químico basado en hierro llamado ferroceno y el cátodo con un químico basado en polímeros llamado poliantraquinona.

Los unieron en capas con canales para que el gas pueda fluir entre ellos. Los investigadores analizaron la presión de una corriente de aire que pasaron a través del dispositivo durante la carga y descarga para probar la capacidad de absorción de CO2.

Se repitieron los experimentos para una variedad de concentraciones de CO2 para imitar el gas de escape y los diferentes tipos de aire ambiental y determinar la eficacia de la filtración.

Al cargar, encontraron que las moléculas de CO2 se unen a las superficies de los cátodos a través de un proceso químico conocido como reducción. En la reducción, la molécula de CO2 gana dos electrones adicionales (“reduciendo” la carga en el átomo de carbono) y los une a la cadena del polímero poliantraquinona. Al descargarse, informaron lo contrario.

En cambio, una reacción de oxidación liberó las moléculas de CO2 ligadas del polímero. Esto es esencial para que el dispositivo pueda capturar nuevo CO2 en el siguiente ciclo de carga-descarga.

El CO2 puede utilizarse para abastecer a otras industrias

Durante la descarga, la batería podría proporcionar parte de la energía original requerida para el proceso de carga. Esto reduce el consumo de energía del proceso de carga/descarga.

Cuando dos de estas células se unieron para realizar la reducción y la oxidación simultáneamente, se redujo el tiempo de espera necesario entre los ciclos. A medida que la célula de oxidación se descarga, la corriente de escape que contiene CO2 puede ser alimentada a la célula de reducción para la absorción de CO2.

Además, el CO2 puro liberado puede ser utilizado para abastecer a otras industrias. Los ejemplos incluyen una fuente de bebidas carbonatadas o para los agricultores que agregan CO2 a sus invernaderos para maximizar el crecimiento de los cultivos. Alternativamente, el CO2 puede ser almacenado usando tanques de compresión o enterrando el CO2 bajo tierra para que no llegue a la atmósfera. Esto evita que el CO2 llegue a la atmósfera.

Esta batería capturadora de carbono es única porque puede cambiar entre absorber o liberar CO2. Otros métodos de captura de carbono requieren cantidades significativas de tiempo, procesos químicos o energía para regenerarse antes de que puedan volver a absorber el CO2.

Así es como funciona la oxidación y la reducción a nivel atómico.

Figura 1. Así es como funciona la oxidación y la reducción a nivel atómico. Realmente son solo electrones que se pasan de un lado a otro. Fuente: Astrobio.net.

La tecnología es muy escalable

El dispositivo es altamente escalable y puede ser diseñado en muchas formas y tamaños, requiriendo solamente una fuente de energía. Los investigadores encontraron que esta tecnología es bastante duradera, durando más de 7.000 ciclos con menos del 30% de pérdida de capacidad para absorber el CO2.

El dispositivo absorbió efectivamente el CO2 en concentraciones tan bajas como el 0,8%, similares a los niveles esperados para la ventilación de espacios habitables confinados como módulos espaciales, submarinos y edificios.

Los investigadores realizaron un análisis financiero preliminar para su tecnología y concluyeron que el dispositivo podría ser económicamente viable para las industrias. Los costos oscilaron entre 50 y 100 dólares por tonelada de CO2, dependiendo de las concentraciones de CO2 que se alimentan y de las aplicaciones que se estén considerando.

Si bien existe un impulso mundial para reducir la combustión de combustibles fósiles, éstos continuarán quemándose durante mucho tiempo en el futuro, ya sea por la industria química, farmacéutica o de transporte. Por lo tanto, el Acuerdo de París de 2015 hace mucho hincapié en la necesidad de una tecnología de reducción del CO2. La eficiencia en el diseño y la escalabilidad de la captura de carbono de la ESA ofrece un potencial significativo para apoyar las economías sostenibles.

 

Noticia tomada de: Sciworthy / Traducción libre del inglés por WorldEnergyTrade.com

 

 

 

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