Convierten CO2 capturado del aire en combustible limpio usando energía solar

Investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado un reactor alimentado por energía solar que convierte el CO2 capturado y los residuos plásticos en combustibles sostenibles y otros productos químicos valiosos.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, han demostrado cómo se puede capturar dióxido de carbono de procesos industriales -o incluso directamente del aire- y transformarlo en combustibles limpios y sostenibles utilizando únicamente la energía del Sol.

Los investigadores desarrollaron un reactor alimentado por energía solar que convierte el CO2 capturado y los residuos plásticos en combustibles sostenibles y otros productos químicos valiosos. En las pruebas, el CO2 se convirtió en gas de síntesis (syngas), un componente clave de los combustibles líquidos sostenibles, y las botellas de plástico se transformaron en ácido glicólico, muy utilizado en la industria cosmética.

Sin embargo, a diferencia de pruebas anteriores de su tecnología de combustibles solares, el equipo tomó el CO2 de fuentes del mundo real, como gases de escape industriales o el propio aire. Los investigadores lograron capturar y concentrar el CO2 y convertirlo en combustible sostenible.

Aunque es necesario introducir mejoras antes de que esta tecnología pueda utilizarse a escala industrial, los resultados, publicados en la revista Joule, representan otro paso importante hacia la producción de combustibles limpios para alimentar la economía, sin necesidad de recurrir a la extracción de petróleo y gas, destructiva para el medio ambiente.

El grupo de investigación del profesor Erwin Reisner, del Departamento de Química Yusuf Hamied de la Universidad de Cambridge, lleva varios años desarrollando combustibles sostenibles de carbono cero inspirados en la fotosíntesis -el proceso por el que las plantas convierten la luz solar en alimento- utilizando hojas artificiales. Estas hojas artificiales convierten el CO2 y el agua en combustibles utilizando únicamente la energía del sol.

Hasta la fecha, sus experimentos con energía solar han utilizado CO2 puro y concentrado de un tanque de almacenamiento, pero para que la tecnología sea de utilidad práctica, debe ser capaz de capturar activamente CO2 de procesos industriales o directamente del aire. Sin embargo, como el CO2 es sólo uno de los muchos tipos de moléculas que hay en el aire que respiramos, hacer que esta tecnología sea lo bastante selectiva como para convertir CO2 muy diluido supone un enorme reto técnico.

«No sólo nos interesa la descarbonización, sino la desfosilización: tenemos que eliminar por completo los combustibles fósiles para crear una economía verdaderamente circular», afirma Reisner. «A medio plazo, esta tecnología podría ayudar a reducir las emisiones de carbono capturándolas de la industria y convirtiéndolas en algo útil, pero en última instancia, necesitamos eliminar por completo los combustibles fósiles de la ecuación y capturar el CO2 del aire».

Captura y uso de carbono

Los investigadores se inspiraron en la captura y almacenamiento de carbono (CAC), en la que el CO2 se captura y luego se bombea y almacena bajo tierra.

«La CAC es una tecnología muy popular entre la industria de los combustibles fósiles como forma de reducir las emisiones de carbono sin abandonar la exploración de petróleo y gas», explica Reisner. «Pero si en lugar de captura y almacenamiento de 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».

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

Al hacer burbujear el aire a través del sistema que contiene una solución alcalina, el CO2 queda atrapado selectivamente, y los demás gases presentes en el aire, como el nitrógeno y el oxígeno, salen burbujeando sin causar daños. Este proceso de burbujeo permite a los investigadores concentrar el CO2 del aire en la solución, lo que facilita el trabajo.

El sistema integrado contiene un fotocátodo y un ánodo. El sistema tiene dos compartimentos: en un lado está la solución de CO2 capturada que se convierte en syngas, un combustible sencillo. En el otro, los plásticos se convierten en sustancias químicas útiles utilizando únicamente la luz solar.

«El componente plástico es un truco importante de este sistema», explica Motiar Rahaman, coautor del estudio. «Capturar y utilizar el CO2 del aire dificulta la química. Pero si añadimos residuos plásticos al sistema, el plástico dona electrones al CO2. El plástico se descompone en ácido glicólico, muy utilizado en la industria cosmética, y el CO2 se convierte en syngas, que es un combustible sencillo.»

«Este sistema alimentado por energía solar toma dos productos de desecho nocivos -el plástico y las emisiones de carbono- y los convierte en algo realmente útil», afirma el Dr. Sayan Kar, coautor del estudio.

«En lugar de almacenar CO2 bajo tierra, como en la CAC, podemos capturarlo del aire y fabricar combustible limpio a partir de él», explica Rahaman. «De este modo, podemos eliminar a la industria de los combustibles fósiles del proceso de producción de combustible, lo que esperamos que nos ayude a evitar la destrucción del clima«.

«El hecho de que podamos extraer CO2 del aire y hacer algo útil a partir de él es especial», dice Kar. «Es satisfactorio ver que realmente podemos hacerlo utilizando sólo la luz solar».

Los científicos están trabajando actualmente en un dispositivo de demostración con mayor eficacia y viabilidad para poner de relieve las ventajas de combinar la captura directa del aire con la utilización del CO2 como vía hacia un futuro sin emisiones de carbono.