Materiales económicos convierten carbono residual en compuestos energéticos

La transformación del carbono residual en productos útiles se ha convertido en un aspecto fundamental de la fabricación sostenible. El reciclaje del dióxido de carbono genera monóxido de carbono, que puede ser convertido en compuestos energéticos mediante electricidad. Sin embargo, los dispositivos actuales para este proceso utilizan membranas de intercambio aniónico que se degradan con el tiempo al estar expuestas a materiales orgánicos, lo que reduce su efectividad.

Un equipo de investigadores, liderado por Feng Jiao, profesor distinguido en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis, descubrió que materiales económicos y robustos, como los separadores porosos llamados diafragmas, pueden ser alternativas viables a estas membranas en el proceso de conversión de monóxido de carbono.

Tras probar varios diafragmas, encontraron que algunos de ellos funcionaron igual o mejor que las membranas comerciales basadas en polímeros en diversas condiciones operativas. Los hallazgos fueron publicados el 26 de septiembre en Nature Communications. Wanyu Deng, investigador postdoctoral, y Siyang Xing, estudiante de doctorado, son los primeros autores del artículo.

Los diafragmas evitan eficazmente el cruce de productos gaseosos del cátodo y el ánodo y están fabricados con materiales de bajo costo. El laboratorio de Jiao creó un diseño de electrólito de monóxido de carbono basado en diafragmas. Después de probar una variedad de materiales, las celdas electrólitas que usaron Zirfon (un tipo de producto de diafragma que contiene dióxido de zirconio) mantuvieron su eficiencia durante más de 250 horas a 60 grados Celsius, mientras que las mejores membranas comerciales solo duraron alrededor de 150 horas. Además, un electrólito basado en Zirfon a gran escala funcionó de manera estable durante 700 horas.

"Estos resultados demuestran que los diafragmas pueden ser una solución escalable y duradera para la conversión de monóxido de carbono, haciendo que el proceso sea más económico y compatible con fuentes de energía renovables", afirmó Jiao, quien también es director del Centro de Gestión del Carbono y director asociado del Centro de Investigación CURB de la National Science Foundation.

El equipo continuará refinando sus tecnologías de electrólisis para lograr una mayor eficiencia, ya que cuanto más asequible y eficiente se vuelva el proceso de conversión de gases residuales, más rápido podrán los sistemas de fabricación volverse circulares y sostenibles.

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