Adiós a la contaminación: el invento para capturar el CO2 del aire que consume tan poca energía como un teléfono móvil

El dióxido de carbono no es un problema, dependiendo de dónde se encuentre. En el aire, liberado en la atmósfera, es el causante del cambio climático y, por extensión, de fenómenos extremos como las olas de calor o los incendios de sexta generación que hemos vivido este verano en España. Sin embargo, reciclado en la producción de materiales como el hormigón, puede ser de utilidad en la construcción de viviendas.

La tecnología capaz de capturar la contaminación y aprovecharla en nuevos recursos ya existe, pero implica un gran esfuerzo energético. Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Corea del Sur (KAIST) han desarrollado un nuevo sistema que mejora la eficiencia de este proceso hasta el punto de requerir tan poca energía como la necesaria para cargar un teléfono móvil.

Su nueva tecnología de captura directa de aire (DAC) ha logrado capturar más del 95% de dióxido de carbono de alta pureza utilizando una potencia de solo 3 voltios, descartando el uso de procesos más costosos como vapor caliente o instalaciones complejas.

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Los investigadores consideran que su avance tiene un gran potencial de comercialización. Por ello, han presentado solicitudes de patente en el extranjero y, afirman que se puede vincular fácilmente con energías renovables como la solar y la eólica. Esta tecnología podría ser un punto de inflexión para acelerar la transición a procesos neutros en carbono.

Capturando la contaminación

La captura directa de aire (DAC) es una tecnología que filtra el dióxido de carbono de la atmósfera en concentraciones extremadamente bajas, por debajo de 400 ppm. Aunque es un gran problema para el cambio climático, el dióxido de carbono sólo está presente en la atmósfera a unas 414,72 ppm (partes por millón), lo que significa que sólo constituye el 0,04% del aire ambiente.

Dr. Young Hun Lee del MIT, Dr. Hwajoo Joo del MIT, Dr. Jung Hun Lee del MIT KAIST Omicrono

Estos sistemas funcionan gracias a grandes ventiladores que aspiran el aire para ponerlo en contacto con materiales químicos que reaccionan ante las partículas de CO2 para separarlas del resto de gases. A continuación, el filtro se calienta, liberando el dióxido de carbono. A partir de ahí, el CO2 se almacena o se reutiliza para otras aplicaciones, y el aire restante (el 99,96%) se devuelve a la atmósfera.

No hay que confundir este proceso con la captura y almacenamiento de carbono (CAC) que se utiliza directamente de fuentes que producen dióxido de carbono fósil como las centrales eléctricas o las fábricas. Con este proceso se evita que escape a la atmósfera incrementando la contaminación y el efecto del cambio climático.

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La institución coreana advierte que, con estos procesos tradicionales, alrededor del 70% de la energía total se consume en la etapa de regeneración, cuando el dióxido de carbono absorbido se separa a alta temperatura. El equipo ha tratado de solucionar este problema consiguiendo calentar solo la sección necesaria, sin fuentes de calor externa y, por lo tanto, reduciendo la pérdida de energía.

Efecto Joule

La solución consiste en utilizar fibras que se calientan eléctricamente, adoptando el calentamiento Joule, un efecto físico habitual en soluciones de calefacción. Este se produce cuando los electrones en movimiento dentro de una corriente eléctrica impactan contra el material a través del cual están siendo conducidos. La energía cinética de los electrones se transforma en energía térmica, calentando el material.

Este efecto se aplica tanto en estufas como en mantas eléctricas y ahora también en esta innovación para capturar el dióxido de carbono. Esta tecnología puede calentar rápidamente las fibras a 110 °C en 80 segundos con solo 3 V.

Diseño de fibras conductoras de electricidad KAIST Omicrono

Para poner esos datos en contexto, los teléfonos móviles utilizan este nivel de carga. Con este cambio, no solo se reduce la pérdida de calor necesaria en aproximadamente un 20% en comparación con las tecnologías existentes, también se acortan drásticamente los ciclos de adsorción-desorción, según explica KAIST.

El núcleo de esta investigación no es sólo fabricar fibras conductoras, sino crear un “recubrimiento conductor transpirable” que logre tanto “conductividad eléctrica” como “difusión de gases”. El equipo recubrió uniformemente las superficies porosas de las fibras con un compuesto de nanocables y nanopartículas de plata, formando una capa de aproximadamente 3 micrómetros de espesor, mucho más delgada que un cabello humano.

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Esta "estructura porosa continua tridimensional" permitió una excelente conductividad eléctrica, a la vez que aseguraba las vías para que las moléculas de CO2 se movieran de forma fluida hacia las fibras, lo que permitió un calentamiento uniforme y rápido y, simultáneamente, una captura eficiente de CO2.

A esta innovación se la conoce como la primera tecnología e-DAC (Captura Directa de Aire Electrificada) ultraeficiente del mundo basada en nanofibras de plata conductoras. Después de capturarlo, ese carbono puede reutilizarse para fabricar combustibles, materiales para la construcción como el hormigón e incluso agua con gas.