Los científicos han desarrollado un nuevo tipo de membrana de plata autoensamblable que podría usarse para capturar las emisiones de dióxido de carbono (CO2) antes de que tengan la oportunidad de extenderse a la atmósfera.
Usando una técnica que el equipo dice que nunca se había intentado antes, los investigadores sembraron su membrana de separación de gases con solo un pequeño depósito del valioso metal, aprovechando el flujo de CO2 para producir pequeños cristales de plata o dendritas en la membrana
Estas dendritas aumentarían drásticamente la eficiencia de la estructura, permitiendo que grandes cantidades de CO2 y oxígeno fluyan sin tener que usar la mayor cantidad de metales preciosos que en los métodos anteriores.
"No construimos toda la membrana de plata" explica el ingeniero de captura de carbono Greg Mutch de la Universidad de Newcastle en el Reino Unido.
"En cambio, agregamos una pequeña cantidad de plata y la cultivamos dentro de la membrana, agregando la funcionalidad que deseábamos".
El proceso es un ejemplo de lo que se l lama captura y almacenamiento de carbono
Un número diverso de proyectos industriales de CCS se han implementado en todo el mundo, algunos se remontan a décadas. Pero el campo todavía está evolucionando, con avances en la ciencia y la economía de la captura de carbono que se realizan todo el tiempo.
Una gran restricción que frena el despliegue de algunas de las ideas hipotéticas de CCS más prometedoras es el costo. Mientras que los científicos tienen ideas brillantes ilimitadas que pueden realizar con éxito en el laboratorio, descubriendo cómo escalar de manera práctica y rentable tales métodos para ejecuciones de tamaño industrial es otra cosa.
La plata proporciona otro ejemplo de esta tensión. Si bien todos saben que es un metal precioso, la mayoría de nosotros no nos daríamos cuenta de que también es un material altamente efectivo para usar en ciertas aplicaciones de CCS.
Hay algunas formas diferentes en que el CO2 puede separarse de otros gases durante el secuestro de carbono, con absorción, adsorción y el uso de membranas de separación de gases que representan los principales actores.
Las membranas en CCS actúan como una barrera permeable para permitir que algunos gases se difundan, mientras que detienen otros. La plata, cuando se usa en una clase de membrana llamada 'membranas de carbonato fundido de doble fase', ofrece algunas de las eficiencias más fuertes observadas en la separación de CO2, dicen los investigadores.
Por supuesto, no es un material barato, lo cual es problemático. Pero en su nuevo estudio, el equipo de Mutch descubrió una forma de extraer los beneficios del uso de plata en el proceso de separación de CO2, sin necesitar realmente una gran cantidad del elemento en sí.
En experimentos, los investigadores utilizaron pastillas y tubos de óxido de aluminio para formar la base de su membrana, y solo agregaron un poco de plata a la mezcla. A medida que la membrana funcionaba, una red de dendritas de plata comenzó a crecer sobre la estructura, estimulada por el proceso de permeación que tenía lugar.
"Mediante el crecimiento no equilibrado de permeación de las dendritas de Ag (plata), a partir de pequeñas cantidades de Ag añadido, los materiales de membrana de bajo costo y bajo flujo se transformaron en membranas de bajo costo y alto flujo", señalaron los investigadores. explicar en su papel.
El equipo dice que sus resultados lograron el flujo más alto de membranas de sales fundidas con soporte de plata hasta la fecha, al tiempo que redujeron el volumen de plata requerido por un orden de magnitud.
"Lo más importante es que el rendimiento de la membrana está en el nivel requerido para ser competitivo con los procesos de captura de carbono existentes". Mutch dice.
"De hecho, probablemente reduciría el tamaño del equipo requerido significativamente y potencialmente reduciría los costos operativos".
Más allá de las ganancias en rentabilidad si queremos usar plata en las membranas CCS, el equipo también sugiere que podríamos estar buscando nuevas formas de fabricar membranas aquí, al aprovechar los mecanismos de permeación que no se han explorado completamente hasta ahora.
"Proponemos que las condiciones de no equilibrio de la permeación de la membrana, consideradas habitualmente perjudiciales para la estabilidad a largo plazo, pueden considerarse condiciones favorables para agregar una funcionalidad ventajosa a las membranas en el lugar" los investigadores escriben.
Los hallazgos se informan en Ciencias Energéticas y Ambientales.