En los últimos años se han presentado grandes cambios en el medio ambiente y debido a que las grandes industrias generan polución en forma de dióxido de carbono, que es la principal causa del calentamiento global, diversas investigaciones se concentran en el hallazgo de procesos de captura del CO2 de las centrales eléctricas, el aire e incluso los océanos.
Aunque este Gas de Efecto Invernadero (GEI) se puede almacenar bajo tierra, la lucha contra el cambio climático impulsa a los científicos a explorar soluciones innovadoras que además de reducir las emisiones de CO2 en la atmósfera permitan convertir este gas en combustible.
Un estudio científico liderado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Harvard en Estados Unidos reporta un proceso electroquímico que convierte el dióxido de carbono en formiato, un combustible sólido —aunque también manejable en forma líquida— potencial para el almacenamiento de energía estacional, ya que puede emplearse, al igual que el hidrógeno o el metanol, en celdas de combustible para producir electricidad.
El proceso tiene una eficiencia de 95%, muy por delante de la eficiencia de 10 a 20% de otros métodos conocidos de conversión de dióxido de carbono en combustible.
Beneficios
Los formiatos son sales resultantes de la combinación del ácido fórmico con diversas bases y alcaloides. En este caso el estudio publicado en Cell Reports Physical Sciences analiza el formiato de potasio o sodio.
La producción industrial de formiato satisface la necesidad de agentes descongelantes para carreteras y pavimentos. El combustible creado por el MIT no es tóxico ni inflamable y es fácil de almacenar y transportar, lo que abre un amplio abanico de aplicaciones potenciales.
Y es que el formiato es especialmente prometedor como portador de energía por su estabilidad y seguridad. Puede almacenarse durante largos periodos sin pérdidas significativas, a diferencia de otras formas de almacenamiento de energía, como el hidrógeno puro, que presenta importantes pérdidas de gas con el paso del tiempo.
De hecho, según afirman los investigadores del MIT, puede permanecer estable en tanques de acero comunes para usarse durante meses o incluso años después de su producción.
Esta es una gran ventaja en comparación con otros equipos que han estado trabajando para imitar la capacidad fotosintética de las plantas a fin de convertir el dióxido de carbono en combustible. Los investigadores han logrado fabricar dispositivos de hojas artificiales que absorben la luz solar y el CO2 del aire para producir hidrógeno o combustibles de gas de síntesis, pero la eficiencia de estos dispositivos suele ser inferior a 10%. Otro enfoque común para producir combustibles a partir de CO2 implica dos pasos: primero se captura el gas y se convierte en un carbonato sólido; y luego el carbonato se calienta para liberar el dióxido de carbono para convertirlo en combustible.
El combustible de hidrógeno también es peligroso y requiere almacenamiento en tanques de alta presión. Esto, afirma Ju Li, profesor de Ciencia e Ingeniería Nuclear y Ciencia e Ingeniería de Materiales en el MIT, “es uno de los motivos por los que la economía del hidrógeno ha tardado en despegar”. El experto indica además que el punto de inflamación es muy bajo, lo que puede provocar explosiones; y, por otra parte, al no ser un combustible estacional muy bueno se pierde 1% de hidrógeno por día porque el gas entra en contacto con los metales y se filtra.
Por último, señala que “otros grupos también trabajan para convertir el dióxido de carbono en combustible de metanol denso en energía, pero este es tóxico”.
Desarrollo
El proceso se inicia con la captura mediante una solución alcalina para concentrar el CO2 procedente de fuentes concentradas, como las emisiones de las centrales eléctricas o el aire atmosférico.
Como resultado se obtiene bicarbonato metálico líquido, que se convierte electroquímicamente en formiato de potasio o de sodio líquido utilizando energía baja en carbono, como la nuclear, la eólica o la solar. Posteriormente esta solución líquida altamente concentrada puede secarse mediante evaporación solar para producir después un polvo sólido que, señala Ju Li, “es altamente estable y puede almacenarse en tanques de acero comunes durante años o incluso décadas”.
El equipo construyó además una pila optimizada para el uso de este formato de combustible y poder así producir electricidad. Las partículas de formiato almacenadas simplemente se disuelven en agua y se bombean a la pila de combustible según sea necesario.
A pesar de la importancia del descubrimiento, cabe destacar que el ensayo se ha producido a pequeña escala, por lo cual para que represente una alternativa real habría que elevarla. Por ello los investigadores del MIT y Harvard ya hacen planes para desarrollar esta tecnología a mayor escala y lograr suministrar calor y electricidad a viviendas individuales, industrias e incluso redes eléctricas.
Esta ampliación promete vastas aplicaciones, desde unidades domésticas a pequeña escala hasta instalaciones industriales a gran escala, además de producir energía completamente limpia para una transición energética más sostenible.
Emisiones de CO2 a nivel mundial
Durante los últimos 20 años las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2) de los combustibles fósiles y la industria han aumentado constantemente. A principios de siglo eran de aproximadamente 23 mil millones de toneladas métricas, pero en 2019 ya habían alcanzado un récord de 36 mil 700 millones.
Ahora bien, en 2020 hubo una reducción de unos dos mil millones de toneladas métricas. Sin embargo, las emisiones globales de CO2 alcanzaron un récord mundial en 2022, un año que terminó con emisiones de hasta 40 mil 600 millones de toneladas de CO2, según cifras de Global Carbon Project.
En el caso de las emisiones procedentes de la agricultura y la explotación de la tierra la tendencia fue inversa, hasta el punto de que se registró el mínimo en 2021. En dicho año ese tipo de actividades emitieron tres mil 200 millones de toneladas métricas de CO2, una cifra que, sin embargo, incrementó en mil millones en 2022.
Fuente: Statista