Descubren cómo conseguir combustibles limpios y sostenibles ‘de la nada’

Demostrado: se puede capturar el dióxido de carbono de los procesos industriales, o incluso directamente del aire, y transformarlo en combustibles limpios y sostenibles utilizando solo la energía del sol. Lo han demostrado investigadores de la Universidad de Cambridge, que desarrollaron un reactor alimentado por energía solar que convierte el CO2 capturado y los desechos plásticos en combustibles sostenibles y productos químicos valiosos.

En las pruebas, el CO2 se convirtió en gas de síntesis, un componente clave para los combustibles líquidos sostenibles, y las botellas de plástico, en ácido glicólico, que se usa ampliamente en la industria cosmética.

La diferencia –capital– con anteriores experimentos es que el equipo británico tomó CO2 de fuentes "del mundo real", como los vertidos industriales o el aire mismo; esto es, ‘de la nada’. Pudieron capturar CO2, concentrarlo y convertirlo en combustible sostenible.

Es cierto que aún se necesitan mejoras antes de que esta tecnología pueda usarse a escala industrial, pero los resultados, publicados en la revista ‘Joule’, representan un paso importante hacia la producción de combustibles limpios "para impulsar la economía, sin la necesidad de una extracción de petróleo y gas destructiva para el medio ambiente", señalan los autores del experimento.

El grupo de investigación del profesor Erwin Reisner, del Departamento de Química de Yusuf Hamied, ha estado desarrollando desde hace varios años combustibles sostenibles de carbono neto cero inspirados en la fotosíntesis (proceso por el cual las plantas convierten la luz solar en alimento), utilizando hojas artificiales, que convierten el CO2 y el agua en combustibles usando solo la energía del sol.

Hasta la fecha, estos experimentos impulsados por energía solar han utilizado CO2 puro y concentrado de un cilindro, pero para que la tecnología sea de uso práctico, debía ser capaz de capturar activamente CO2 de procesos industriales o directamente del aire.

Descarbonización y desfosilización

El problema es que el CO2 es solo uno de los muchos tipos de moléculas existentes en el aire, así que el desafío técnico es lograr que esta tecnología sea lo suficientemente selectiva para convertir CO2 altamente diluido.

"No solo estamos interesados en la descarbonización, sino también en la desfosilización: necesitamos eliminar por completo los combustibles fósiles para crear una economía verdaderamente circular", apunta Reisner.

"A mediano plazo, esta tecnología podría ayudar a reducir las emisiones de carbono al capturarlas de la industria y convertirlas en algo útil, pero en última instancia, necesitamos eliminar los combustibles fósiles por completo de la ecuación y capturar el CO2 del aire", señala .

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

"CCS es una tecnología popular entre la industria de los combustibles fósiles para reducir las emisiones de carbono mientras continúa la exploración de petróleo y gas", indica Reisner.

"Pero si en lugar de capturar y almacenar carbono, tuviéramos captura y utilización de carbono, podríamos hacer algo útil a partir del CO2 en lugar de enterrarlo bajo tierra, con consecuencias desconocidas a largo plazo, y eliminar el uso de combustibles fósiles", añade.

Los investigadores adaptaron su tecnología para que funcione con gases de combustión o directamente del aire, convirtiendo el CO2 y los plásticos en combustible y productos químicos, usando solo la energía del sol.

"Al burbujear aire a través del sistema que contiene una solución alcalina, el CO2 queda atrapado de forma selectiva y los demás gases presentes en el aire, como el nitrógeno y el oxígeno, salen de forma inofensiva. Este proceso permite a los investigadores concentrar el CO2 del aire, lo que facilita el trabajo", explica la Universidad de Cambridge.

Hacia un futuro sin carbono

El sistema integrado contiene un fotocátodo y un fotoánodo y tiene dos compartimentos: en un lado se captura la solución de CO2 que se convierte en gas de síntesis, un combustible simple. Por otro lado, los plásticos se convierten en productos químicos útiles utilizando únicamente la luz solar.

"El componente de plástico es un ‘truco’ importante para este sistema", comenta Motiar Rahaman, coautor del estudio. "Capturar y usar CO2 del aire hace que la química sea más difícil, pero si agregamos desechos plásticos al sistema, estos ‘donan’ electrones al CO2 . El plástico se descompone en ácido glicólico, que se usa ampliamente en los cosméticos, y el CO2 se convierte en gas de síntesis, que es un combustible simple", revela Motiar Rahaman, coautor del estudio.

"Este sistema de energía solar toma dos productos de desecho dañinos, las emisiones de plástico y carbono , y los convierte en algo realmente útil", Sayan Kar, también coautor del experimento.

"En lugar de almacenar CO2 bajo tierra, como en CCS, podemos capturarlo del aire y producir combustible limpio a partir de él", expone Rahaman. "De esta manera, podemos eliminar la industria de los combustibles fósiles del proceso de producción de combustible, lo que con suerte puede ayudarnos a evitar la destrucción del clima", dice.

"El hecho de que podamos tomar CO2 del aire de manera efectiva y hacer algo útil a partir de él es especial. Es satisfactorio ver que, además, podemos hacerlo usando solo la luz del sol", apostilla Kar.

Los científicos trabajan actualmente en un dispositivo de demostración de sobremesa, con eficiencia y practicidad mejoradas, "para resaltar los beneficios de combinar la captura directa de aire con la utilización de CO2 como un camino hacia un futuro sin carbono", detalla la Universidad de Cambridge.

Informe de referencia: https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(23)00219-2

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