Un aditivo común podría abaratar y acelerar la captura de carbono en plantas industriales

Un equipo de ingenieros químicos del MIT ha descubierto una forma sencilla y de bajo costo para mejorar la captura de dióxido de carbono en industrias como la petroquímica, la del cemento y la de los fertilizantes. La propuesta consiste en añadir un compuesto químico ampliamente disponible a las soluciones utilizadas para absorber CO2, con el fin de aumentar su eficiencia y permitir que la liberación del gas capturado se realice a temperaturas mucho más bajas que las actuales.

El compuesto, conocido como tris —abreviatura de tris(hidroximetil)aminometano—, estabiliza el pH de las soluciones empleadas en la captura, lo que facilita absorber una mayor cantidad de CO2 sin necesidad de elevar drásticamente la temperatura. El nuevo sistema puede liberar el carbono retenido a solo 60 °C, muy por debajo de los más de 120 °C requeridos por los métodos convencionales. Esta reducción implica un ahorro energético considerable y abre la posibilidad de operar con calor residual industrial o incluso con energía solar.

“Es algo que podría implementarse casi de inmediato en equipos estándar”, afirmó T. Alan Hatton, profesor del MIT y autor principal del estudio. En la actualidad, apenas el 0,1% de las emisiones globales se captura y se almacena o convierte en otros productos debido, en parte, a los altos costes operativos de los métodos existentes.

La técnica tradicional utiliza soluciones con aminas o carbonatos, capaces de absorber CO2 por su alta alcalinidad. Sin embargo, a medida que el gas se incorpora, el pH desciende rápidamente y limita la capacidad de captura. Además, el paso más costoso del proceso sigue siendo la regeneración, que requiere calentar las soluciones a temperaturas superiores a los 120 °C para liberar el CO2 capturado.

Triplicar la cantidad de CO2 capturada

El equipo del MIT encontró que incorporar tris en una solución de carbonato de potasio actúa como un eficaz “amortiguador” del pH. El compuesto, presente en aplicaciones tan comunes como experimentos de laboratorio, cosméticos e incluso vacunas de ARNm contra la COVID-19, mantiene estable el pH al equilibrar la carga negativa de los iones que se forman durante la absorción. Esto permite triplicar la cantidad de CO2 capturada.

Además, tris presenta una sensibilidad térmica notable. Con un leve calentamiento, libera protones y provoca un cambio instantáneo del pH, lo que hace que el gas salga rápidamente de la solución. “A temperatura ambiente, la solución puede absorber más CO2, y con un calentamiento suave lo libera”, explicó el investigador Guo.

Reactor de flujo continuo

Para demostrar la viabilidad de la idea, los investigadores construyeron un reactor de flujo continuo que primero hace pasar gases con CO2 por un depósito con carbonato y tris, donde el gas queda atrapado. Luego la solución se conduce a un módulo de regeneración calentado a unos 60 °C, donde el CO2 se libera en forma pura. Después, el líquido se enfría y retorna al depósito para reiniciar el ciclo. Esta operación a baja temperatura permite que la energía provenga de fuentes variadas, desde electricidad hasta calor residual.

Según los responsables del proyecto, sustituir las soluciones convencionales por mezclas de carbonato y tris sería un cambio sencillo para las plantas industriales, sin necesidad de rediseñar por completo los sistemas existentes. La mayor parte del CO2 capturado se destina a almacenamiento geológico, dado que su uso en la fabricación de productos químicos tiene un límite de mercado.

El equipo continúa investigando nuevos aditivos que puedan acelerar aún más la absorción del gas y mejorar la eficiencia del proceso, en un camino que podría redefinir el futuro de la captura de carbono industrial.