Este polvo elimina tanto CO₂ del aire como un árbol

Un árbol grande típico puede chupar tanto como 40 kilogramos de dióxido de carbono fuera del aire en el transcurso de un año. Ahora, los científicos de la Universidad de California en Berkeley dicen que pueden hacer el mismo trabajo con menos de media libra de un polvo amarillo esponjoso.

El polvo fue diseñado para atrapar el gas de efecto invernadero en sus poros microscópicos y luego liberarlo cuando esté listo para ser escondido en algún lugar donde no pueda contribuir al calentamiento global. En las pruebas, el material todavía estaba en buen estado después de 100 ciclos de este tipo, según un estudio publicado el miércoles en la revista Nature.

«Funciona maravillosamente», dijo Omar Yaghia químico reticular en UC Berkeley y autor principal del estudio. «Basándonos en la estabilidad y el comportamiento del material en este momento, creemos que pasará por miles de ciclos».

Apodado COF-999, el polvo podría desplegarse en tipos de gran escala. plantas de captura directa de aire que son empezando a estar en línea para reducir la cantidad de carbono en la atmósfera.

Según los científicos, es necesario mantener la concentración de dióxido de carbono atmosférico por debajo de 450 partes por millón para limitar el calentamiento global a 2 grados Celsius por encima de los niveles preindustriales y prevenir algunas de las consecuencias más nefastas del cambio climático. Las mediciones tomadas en el Observatorio Mauna Loa en Hawaii indican que CO₂ los niveles actualmente están alrededor 423 ppm.

“Tienes que tomar CO₂ desde el aire, no hay forma de evitarlo”, dijo Yaghi, quien también es científico jefe en la Universidad de Berkeley. Instituto Bakar de Materiales Digitales para el Planeta. “Incluso si dejamos de emitir CO₂Todavía tenemos que sacarlo del aire. No tenemos otras opciones”.

Klaus Lacknerdirector fundador de la Centro de Emisiones Negativas de Carbono de la Universidad Estatal de Arizona, coincidieron en que la captura directa de aire se convertirá en una herramienta importante para secuestrar carbono y enfriar el planeta una vez que se hayan superado obstáculos importantes. Los avances del nuevo estudio pueden ayudar, afirmó.

«Están abriendo una puerta a una nueva familia de enfoques», afirmó Lackner, que no participó en la investigación.

Cuando se observa bajo un microscopio electrónico de barrido, el polvo se asemeja a pequeñas pelotas de baloncesto con miles de millones de agujeros, dijo el líder del estudio Zihui Zhou, un químico de materiales que está trabajando en su doctorado en UC Berkeley.

Las estructuras se mantienen unidas mediante algunos de los enlaces químicos más fuertes de la naturaleza, incluidos los que convierten los átomos de carbono en diamantes. Adheridos a los andamios hay compuestos llamados aminas.

Cuando el aire fluye a través de las estructuras, la mayor parte sus componentes pasar sin ser molestado. Pero las aminas, que son básicas, se aferran al dióxido de carbono, que es ácido.

esos CO₂ Las moléculas permanecerán quietas hasta que los científicos las aflojen aplicando calor. Luego pueden aspirarlos para guardarlos, muy probablemente por bombeándolos profundamente bajo tierraDijo Zhou.

Una vez que se elimina el dióxido de carbono del polvo, todo el proceso puede comenzar de nuevo.

Para probar las capacidades de eliminación de carbono del COF-999, los investigadores empaquetaron el polvo en un tubo de acero inoxidable del tamaño de una pajita y lo expusieron al aire libre de Berkeley durante 20 días seguidos.

Al entrar en el tubo, el aire de Berkeley contenía CO₂ en concentraciones que van desde 410 ppm a 517 ppm. Cuando salió por el otro lado, los científicos no pudieron detectar nada de dióxido de carbono, dijo Zhou.

El polvo tiene varias ventajas sobre otros materiales, según sus creadores.

Su diseño poroso aumenta su superficie, lo que significa más lugares para retener el CO.₂ moléculas. Como resultado, captura dióxido de carbono a un ritmo que es “al menos 10 veces más rápido” que otros materiales utilizados para la captura directa de aire, dijo Zhou.

Los miembros del equipo han seguido realizando mejoras y están en camino de duplicar su capacidad el próximo año, añadió Yaghi.

Otra ventaja es que COF-999 aflojará su control sobre el CO.₂ cuando se calienta a unos 140 grados Fahrenheit. Materiales comparables deben calentarse a 250 grados F para extraer carbono, dijo Zhou.

El polvo también es más duradero. Zhou dijo que el equipo probó una versión más nueva que funcionó durante 300 ciclos antes de que finalizara el experimento.

Lackner dijo que era una señal prometedora.

«Sacar 100 ciclos y no ver ningún deterioro sugiere que se pueden realizar miles de ciclos», dijo. «No sabemos si se pueden obtener cientos de miles de ciclos».

Para implementarlo a escala industrial será necesario diseñar algún tipo de caja de metal grande por la que pueda pasar el aire sin eliminar todo el polvo, dijo Zhou. Esas cajas tendrían que agruparse en cantidades que evocaran una planta química o petrolera moderna.

Yaghi dijo que una versión del COF-999 podría estar lista para plantas de captura directa de aire dentro de dos años. No pudo estimar cuánto costaría producir a granel, pero dijo que no requiere ningún material caro o exótico.

Yaghi fundó una empresa con sede en Irvine Atocopara comercializar su investigación sobre captura de carbono y otras tecnologías. Atoco ayudó a financiar el nuevo estudio. (Otros patrocinadores financieros incluyen el Instituto Bakar y la Ciudad Rey Abdulaziz para la Ciencia y la Tecnología).

Además, UC Berkeley ha presentado una solicitud de patente para COF-999, que nombra a Yaghi y Zhou como inventores.

Lackner dijo que todo el proceso de captura directa de aire tendrá que ser “diez veces más barato de lo que es ahora” antes de que pueda tener un impacto real en el cientos de miles de millones de toneladas de dióxido de carbono que a los científicos les encantaría eliminar de la atmósfera.

Un material más eficiente a la hora de recoger CO₂ ayudaría, pero Lackner dijo que pasa más tiempo preocupándose por problemas como el calor que se pierde cuando se elevan las temperaturas para recolectar el carbono para poder inyectarlo bajo tierra.

«Hay miles de cosas que influyen en esto», dijo.