Crean dispositivo que transforma el CO2 de los gases de escape en productos útiles

Los gases de escape provenientes de hornos domésticos, chimeneas y fábricas liberan dióxido de carbono (CO₂) al aire, contribuyendo a la contaminación ambiental. Un grupo de científicos, en un estudio publicado en ACS Energy Letters, presentó un nuevo tipo de electrodo diseñado para abordar este problema al capturar CO₂ directamente del aire y convertirlo en un químico útil llamado formiato. Durante las pruebas, el sistema superó las tecnologías de electrodos existentes al ser expuesto a gases de escape simulados y al operar en niveles de CO₂ similares a los encontrados en la atmósfera.

El autor principal del estudio, Wonyong Choi, explicó: "Este trabajo demuestra que la captura y conversión de carbono no necesitan ser tratados como pasos separados. Al integrar ambas funciones en un solo electrodo, mostramos un camino más sencillo para la utilización del CO₂ bajo condiciones de gas real".

Desafíos en la conversión de CO₂

Extraer dióxido de carbono del aire puede parecer sencillo, especialmente porque las plantas lo hacen de forma natural. El verdadero desafío radica en transformar ese gas capturado en algo útil, un paso esencial para que las tecnologías de captura de carbono sean adoptadas ampliamente. En los gases de escape industriales reales, el CO₂ suele estar mezclado con otros gases, como nitrógeno y oxígeno. La mayoría de los sistemas de conversión existentes solo funcionan de manera eficiente cuando el dióxido de carbono ya ha sido separado y concentrado, lo que limita su practicidad.

Para superar este obstáculo, Donglai Pan, Myoung Hwan Oh, Wonyong Choi y sus colegas se propusieron construir un sistema capaz de operar en condiciones realistas. Su objetivo era crear un dispositivo capaz de manejar los gases de escape tal como se producen y convertir incluso pequeñas cantidades de CO₂ capturado en un producto valioso.

Características del electrodo de tres capas

El equipo de investigación diseñó un electrodo que permite que el gas pase a través de él, atrape el dióxido de carbono y lo convierta simultáneamente. El dispositivo consta de tres capas: un material que captura CO₂, una hoja de papel de carbono permeable al gas y una capa catalítica de óxido de estaño (IV). Juntas, estas componentes permiten la conversión directa del gas de dióxido de carbono en formiato.

El formiato es un químico importante utilizado en una variedad de aplicaciones, incluidos pilas de combustible y otros procesos industriales. Producirlo directamente a partir de los gases de escape podría hacer que la reutilización del carbono sea más práctica y rentable.

Resultados prometedores en condiciones reales

Cuando se probó con gas de CO₂ puro, el nuevo electrodo mostró una eficiencia aproximadamente un 40% superior a la de los electrodos de conversión de carbono existentes en condiciones de laboratorio similares. La ventaja se hizo aún más evidente cuando los investigadores utilizaron un gas de escape simulado que contenía un 15% de CO₂, un 8% de oxígeno y un 77% de nitrógeno. En estas condiciones, el nuevo sistema continuó generando cantidades sustanciales de formiato, mientras que otras tecnologías produjeron muy poco.

El electrodo también demostró ser capaz de capturar dióxido de carbono a concentraciones similares a las que se encuentran en la atmósfera, mostrando que puede funcionar en aire ambiente. Según los investigadores, este enfoque ofrece un camino prometedor para integrar la captura de carbono en aplicaciones industriales reales. Además, sugirieron que diseños similares podrían adaptarse eventualmente para capturar y convertir otros gases de efecto invernadero, incluido el metano.

Los autores agradecen el financiamiento de la Fundación Nacional de Investigación de Corea.