El dióxido de carbono, más conocido como CO2, es una de las grandes preocupaciones en la actualidad. Su alta concentración en la atmósfera produce el temido efecto invernadero. Tanto los científicos como los políticos, cada uno en su campo, tratan de dar una solución efectiva para luchar contra este fenómeno global.

Reducir las emisiones de CO2 que llegan a la atmósfera para evitar el cambio climático es vital para tener un planeta en el que poder vivir. Así, se llevan a cabo desde el ámbito político restricciones como las acordadas en el Protocolo de Kioto. Mientras que, por su parte, los científicos tratan de paliar los efectos a largo plazo y encontrar una solución para que el CO2 que nuestra industria produce no siga acumulándose ahí arriba.

Ahora, un equipo de científicos de la Universidad de Standford ha publicado en la revista Joule una nueva investigación con una nueva forma para capturar CO2 y reconvertirlo en materias primas químicas, es decir, que al deshacer este compuesto el resultado se puedan volver a utilizar. Pero ¿qué plantean exactamente los investigadores principales de este estudio?

Descomponiendo el CO

Los líderes de esta investigación, Thomas R. Veltman y Matthew W. Kanan, "han desarrollado unas celdas electroquímicas que convierten el monóxido de carbono (CO) derivado del CO2 en compuestos comercialmente viables de manera más efectiva y eficiente que las tecnologías hasta ahora existentes", explican en un comunicado de prensa.

El proceso para captar CO2 directamente de la fuente de emisión es una opción a tener en cuenta para luchar contra el cambio climático, pero el proceso es costoso y el producto derivado no tiene valor comercial. Pero Veltman y Kanan parecen haber hallado una posible solución para hacer que esos productos se puedan volver a utilizar: la electrólisis parece ser la clave.

¿Qué es la electrólisis y cómo funciona en este caso? Se trata de una "técnica que utiliza una corriente eléctrica para descomponer los compuestos y convertirlos en productos más deseables", señalan en un comunicado de prensa. Por ejemplo, dos de estos productos que se generarían son el etileno y el acetato. El primer se utiliza para producir polímeros y el segundo como reactivo para síntesis química. Los compuestos con dos carbonos (C2), como los ya expuestos y el etanol, son intrínsecamente más valiosos que aquellos que solo tienen uno (C1), como el metano. Esto se debe a que "son materias primas químicas versátiles", señala en la nota Kanan, que también es profesor asociado de química en la Universidad de Standford.

Ripatti et al.

Pasar de CO2 a CO es comercialmente posible desde hace tiempo. Sin embargo, la tecnología para producir químicos C2 a partir del CO a escala industrial continua siendo todo un desafío. Así pues, las células electroquímicas creadas por Kanan y su equipo son más eficientes que las que había hasta ahora, que requerían mayor energía para convertir el CO en otros productos. En este caso, se ha modificado el diseño para que se produzca una corriente concentrada de gas etileno y una solución de acetato de sodio unas mil veces más concentrada que el producto obtenido con celdas anteriores.

"La celda utiliza un electrodo de difusión de gas (GDE) combinado con un campo de flujo cuidadosamente diseñado que mejora considerablemente el suministro de CO a la superficie del electrodo y la eliminación de productos", explican en el comunicado. Además, el equipo ha sido capaz de sortear el inconveniente de necesitar "una solución de electrolito en la celda al interconectar el GDE directamente con una membrana". El resultado es que tanto la solución de acetato concentrado como el etileno "se producen en el electrodo y se barren fuera de la celda en una sola corriente de vapor", explican.

"Antes de este trabajo, no se había logrado la combinación de una alta tasa de electrólisis, alta conversión de CO y flujos de productos concentrados", comenta Kanan en el comunicado.

Llevarlo a nivel industrial... y aeroespacial

Capturar el CO2 a nivel industrial es uno de los objetivos de este grupo de investigadores. Y esto es, justamente, en lo que están trabajando actualmente. Para ello, intentan modificar el diseño actual para combinar sus celda de electrólisi con las tecnologías existentes para convertir CO2 en CO.

Por otra parte, este diseño no solo serviría para luchar contra el cambio climático. "El dispositivo también puede ser útil para la exploración espacial, en particular las misiones del espacio profundo donde no es posible reabastecerse desde la Tierra", según señalan los investigadores. Así, los investigadores colaboran de forma activa en un grupo liderado por John Hogan en el Centro de Investigación Ames de la NASA. "El equipo está trabajando para combinar la síntesis electroquímica con la biosíntesis microbiana para reciclar el CO2 que los astronautas emiten en alimentos y nutrientes", concluyen en la nota de prensa.