Crean una batería que absorbe CO2 mientras se carga

Un grupo de investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado un dispositivo de bajo costo que puede capturar selectivamente el gas de dióxido de carbono mientras se carga. Después, cuando se descarga, el CO2 puede liberarse de forma controlada y recolectarse para ser reutilizado o eliminado de manera responsable.

El dispositivo de supercondensador, que es similar a una batería recargable, tiene el tamaño de una moneda de dos peniques y está fabricado en parte con materiales sostenibles, como cáscaras de coco y agua de mar.

El supercondensador podría ayudar a impulsar las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono a un costo mucho menor. Cada año se liberan a la atmósfera alrededor de 35.000 millones de toneladas de CO2 y se necesitan urgentemente soluciones para eliminar estas emisiones y hacer frente a la crisis climática. Las tecnologías de captura de carbono más avanzadas actualmente requieren grandes cantidades de energía y son costosas.

El supercondensador consta de dos electrodos de carga positiva y negativa. En un trabajo dirigido por Trevor Binford mientras completaba su maestría en Cambridge, el equipo intentó alternar de un voltaje negativo a uno positivo para extender el tiempo de carga de los experimentos anteriores. Esto mejoró la capacidad del supercondensador para capturar carbono.

“Descubrimos que al alternar lentamente la corriente entre las placas podemos capturar el doble de CO2 que antes”, dijo el Dr. Alexander Forse del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, quien dirigió la investigación.

“El proceso de carga y descarga de nuestro supercondensador utiliza potencialmente menos energía que el proceso de calentamiento de aminas que se usa actualmente en la industria”, dijo Forse. “Nuestras próximas preguntas implicarán investigar los mecanismos precisos de captura de CO2 y mejorarlos. Entonces será una cuestión de escalar”.

Los resultados se informan en la revista Nanoscale .

Igual que una batería

Un supercondensador es similar a una batería recargable, pero la principal diferencia está en cómo almacenan la carga los dos dispositivos. Una batería usa reacciones químicas para almacenar y liberar carga, mientras que un supercondensador no depende de reacciones químicas. En cambio, se basa en el movimiento de electrones entre electrodos, por lo que tarda más en degradarse y tiene una vida útil más larga.

“La contrapartida es que los supercondensadores no pueden almacenar tanta carga como las baterías, pero para algo como la captura de carbono priorizaríamos la durabilidad”, dijo la coautora Grace Mapstone. “La mejor parte es que los materiales que se utilizan para fabricar supercondensadores son baratos y abundantes. Los electrodos están hechos de carbón, que proviene de desechos de cáscaras de coco.

“Queremos utilizar materiales que sean inertes, que no dañen el medio ambiente y que necesitemos desechar con menos frecuencia. Por ejemplo, el CO2 se disuelve en un electrolito a base de agua que es básicamente agua de mar”.

Sin embargo, este supercondensador no absorbe CO2 espontáneamente: debe estar cargándose para absorber CO2. Cuando los electrodos se cargan, la placa negativa atrae el gas CO2, mientras ignora otras emisiones, como el oxígeno, el nitrógeno y el agua, que no contribuyen al cambio climático. Con este método, el supercondensador captura carbono y almacena energía.

Tratamiento con gases

El coautor, el Dr. Israel Temprano, contribuyó al proyecto mediante el desarrollo de una técnica de análisis de gases para el dispositivo. La técnica utiliza un sensor de presión que responde a los cambios en la adsorción de gas en el dispositivo electroquímico.

Los resultados de la contribución de Temprano ayudan a reducir el mecanismo preciso que interviene dentro del supercondensador cuando se absorbe y libera CO2. Comprender estos mecanismos, las posibles pérdidas y las rutas de degradación son esenciales antes de que se pueda ampliar el supercondensador.

“Este campo de investigación es muy nuevo, por lo que aún no se conoce el mecanismo preciso que funciona dentro del supercondensador”, dijo Temprano.

La investigación fue financiada por una Beca de Futuros Líderes del Dr. Forse, un esquema de Investigación e Innovación del Reino Unido que desarrolla la próxima ola de investigación e innovación de clase mundial.