14.01.2021 - Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Poner en práctica ideas comerciales positivas para el clima

Las empresas de nueva creación hicieron combustibles neutros en carbono y convirtieron el dióxido de carbono en piedra

Cada vez más investigadores de la ETH Zurich se están lanzando a la aventura empresarial. Con el lanzamiento de empresas derivadas, esperan convertir sus descubrimientos de laboratorio en soluciones que puedan ayudar a detener el aumento del dióxido de carbono atmosférico.

No faltan pruebas de lo que el Quinto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) describe como un "inequívoco calentamiento del sistema climático". En ningún momento en los últimos 800.000 años la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera ha sido tan alta como en la actualidad. Desde 1750, la actividad humana ha provocado la liberación de 555.000 millones de toneladas de dióxido de carbono en la atmósfera, lo que ha aumentado la concentración de dióxido de carbono en un 40 por ciento por encima de los niveles preindustriales. Entre 1880 y 2012, la temperatura media de la superficie de la Tierra aumentó en 0,85 grados centígrados. Y con la constante disminución de la cubierta de nieve y hielo en todo el mundo, el nivel del mar está aumentando en un promedio de 3 milímetros al año.

Los científicos están unidos en su creencia de que la humanidad debe hacer todo lo que esté a su alcance para frenar el aumento de la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera, o incluso invertirlo. Ha habido un notable aumento de los esfuerzos de los investigadores del ETH Zurich para encontrar posibles soluciones al cambio climático. Y un número cada vez mayor de ellos también se aventuran más allá de las paredes del mundo académico y se esfuerzan por poner en práctica ideas empresariales positivas para el clima. De las 242 empresas derivadas establecidas en la ETH Zúrich desde 2010, 34 están buscando formas de combatir el calentamiento global. En este artículo, examinamos más de cerca dos ejemplos: uno del sector de la energía, el otro de la industria 
construction.

Combustibles neutros en carbono hechos de la luz solar y el aire

Desde su fundación en 2016, Synhelion ha estado trabajando en algo que suena casi demasiado bueno para ser verdad: una tecnología solar que puede revertir el proceso de combustión. La misión de la compañía es producir combustibles líquidos sintéticos exclusivamente a partir de la luz solar y el aire. Conocidos como combustibles solares, estos liberan durante la combustión sólo la misma cantidad deCO2 que fue extraída previamente del aire en 
order para producirlos, lo que les da el potencial de hacer que la industria del transporte sea prácticamente neutra en carbono. En conjunto, el transporte aéreo, marítimo y por carretera libera actualmente unos ocho mil millones de toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera, lo que lo hace responsable de una cuarta parte de las emisiones antropogénicas deCO2.

"Creemos que los combustibles solares líquidos tienen un papel importante que desempeñar en la transición energética", dice Gianluca Ambrosetti, CEO de Synhelion. Señala con razón que ningún otro portador de energía se acerca a la densidad energética y a la capacidad de almacenamiento a largo plazo de los combustibles líquidos. "Es más, nuestros combustibles solares son una tecnología de sustitución, lo que significa que no requieren ninguna infraestructura adicional", dice Ambrosetti. "Pueden ser procesados en las refinerías existentes y distribuidos a través de la red de estaciones de servicio que ya existe."

La radiación solar altamente concentrada

La ingeniosa tecnología solar de Synhelion se basa en tres innovaciones desarrolladas originalmente por un grupo de investigadores dirigidos por Aldo Steinfeld, Profesor de Portadores de Energía Renovable en ETH Zurich. Synhelion busca ahora llevar estas innovaciones al siguiente nivel. La primera es el receptor solar, una cámara negra que contiene un gas de efecto invernadero. La radiación solar, concentrada varios miles de veces por espejos, brilla a través de la ventana de cristal de cuarzo que da a esta cámara y calienta el gas a más de 1.000 grados centígrados. La segunda innovación es la tecnología de espuma cerámica utilizada en el reactor termoquímico. Cuando se calienta a una temperatura suficiente por el gas caliente, este reactor es capaz de separar el agua y el dióxido de carbono para producir gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono. Los métodos convencionales pueden utilizarse entonces para convertir este gas sintético en combustibles líquidos como el metanol, la gasolina y el queroseno. La tercera innovación es un sistema de almacenamiento de energía térmica que puede utilizarse para impulsar los procesos del reactor por la noche y en días nublados.

Ha transcurrido un año y medio desde que Steinfeld y su equipo establecieron una minirrefinería, que produce alrededor de un decilitro de metanol al día, en la azotea del edificio del Laboratorio de Maquinaria en ETH
Zurich. "Esta planta piloto demuestra que podemos hacer combustible sostenible a partir de la luz solar y el aire en condiciones reales", dice Steinfeld.

El siguiente objetivo, dice Ambrosetti, es ampliar los procesos, aumentar la eficiencia y reducir los costos. Ambrosetti reconoce que la gente puede tener dudas sobre la escalabilidad: "Creo que pasarán al menos cinco años más antes de que podamos empezar a usar esta tecnología a escala industrial". Por eso Synhelion está desarrollando una solución provisional, conocida como mejora solar, para acortar el tiempo de comercialización. "Añadiendo metano a la mezcla de vapor de agua y gas de dióxido de carbono, la temperatura necesaria para la conversión termoquímica en gas de síntesis puede reducirse a tan sólo 800 grados centígrados", dice Ambrosetti. "Esto simplifica todo el proceso, lo que significa que sólo debería llevarnos dos años más llegar al punto en que podamos producir combustibles solares asequibles que liberen la mitad de las emisiones netas deCO2 de los combustibles fósiles".

Convertir el dióxido de carbono en piedra

Neustark - una empresa derivada de la ETH fundada en 2019 - está persiguiendo un modelo de negocio basado en un concepto totalmente diferente. La compañía está desarrollando una tecnología que convierte el dióxido de carbono en piedra al ligarlo con un agregado de concreto, transformándolo así en piedra caliza de alto grado. Los beneficios incluyen tanto un agregado mejorado como el almacenamiento de carbono a largo plazo. "La industria de la construcción ha hecho hasta ahora pocos progresos en la reducción de las emisiones, y eso se debe a que muchas investigaciones se archivan y nunca se utilizan", dice Johannes Tiefenthaler, uno de los dos fundadores de la empresa derivada. "Me gustaría ver el esfuerzo que estoy poniendo 
into mi doctorado hacer una diferencia tangible en algún lugar. "

Como parte de su maestría, Tiefenthaler ya estaba investigando varias formas de convertir el dióxido de carbono en piedra caliza mediante la reacción con minerales. Hay suficientes minerales en la Tierra para unir cientos de miles de millones de toneladas de dióxido de carbono. Sin embargo, como explica Tiefenthaler, muchos de ellos, como el silicato de magnesio, no son particularmente reactivos, por lo que primero deben ser calentados a 700 grados centígrados. Por el contrario, los escombros de demolición rotos en el agregado de hormigón han demostrado ser altamente reactivos debido a la enorme superficie total de las numerosas partículas, cada una de ellas de sólo unos pocos milímetros de tamaño. Como resultado, el agregado de hormigón forma compuestos químicos muy estables con el dióxido de carbono, sin necesidad de ningún tratamiento previo.

"Lo que me encanta de esta solución es que está lista para funcionar ahora, no sólo en cinco o diez años", dice el economista Valentin 
Gutknecht, el segundo fundador de Neustark. El principal desafío ahora mismo, dice, es hacer malabarismos con todas las diferentes cuestiones involucradas. "Además de asegurar que las propiedades del hormigón son exactamente correctas, también tenemos que navegar por la enrevesada red de la certificación deCO2 ".

Las emisiones negativas deCO2 ofrecen beneficios económicos

Mientras Tiefenthaler trabaja en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Procesos para ofrecer la próxima generación de tecnología para la mineralización del dióxido de carbono, Gutknecht y un equipo cada vez más numeroso de empleados están ocupados centrándose en la parte operativa del negocio. En el marco de un proyecto financiado por la Oficina Federal del Medio Ambiente y la Fundación Suiza del Clima, Neustark ha establecido una planta piloto en la fábrica de hormigón de Kästli en Rubigen, cerca de Berna. Parte de esta planta piloto es un contenedor de color naranja brillante, en el que se añadeCO2 líquido a los escombros de las estructuras de hormigón demolidas. Después de remojarse en el baño de dióxido de carbono durante unas dos horas, los trozos de escombros de hormigón pueden seguir teniendo el mismo aspecto, pero pesan mucho más porque los diminutos poros de la superficie rugosa del hormigón han absorbido aproximadamente 10 kilogramos deCO2 por metro cúbico.

El dióxido de carbono forma una unión química con el óxido de calcio de los escombros de hormigón. Esto produce cristales de piedra caliza, que mejoran significativamente las cualidades del agregado del hormigón: al usar este agregado reciclado y mejorado para hacer hormigón fresco, se puede lograr la misma resistencia y rigidez con menos cemento. La producción de hormigón en todo el mundo libera más de 2.000 millones de toneladas de dióxido de carbono en el aire cada año. Esto representa alrededor del 7% de las emisiones antropogénicas deCO2. Al reducir la cantidad de cemento requerido en la construcción, la tecnología de Neustark puede ayudar a reducir la huella de carbono de la industria, eliminando algunas de las emisiones que de otra manera ocurrirían durante la producción de cemento.

Pero Gutknecht y Tiefenthaler se apresuran a señalar otra ventaja importante: gracias a su ingenioso método de capturar el dióxido de carbono del aire, absorberlo en los poros del agregado de hormigón y unirlo permanentemente a la piedra caliza, pueden incluso revertir las emisiones deCO2. "Hay muy pocos conceptos técnicos que produzcan verdaderas emisiones negativas", dice Tiefenthaler. El uso de estos conceptos ha sido limitado hasta ahora debido a la falta de esquemas de incentivos efectivos y modelos de negocios. "Aquí es donde nuestro método es único, porque muestra cómo la unión del dióxido de carbono puede crear valor añadido. Las cualidades mejoradas del agregado de hormigón demuestran que las emisiones negativas no tienen que aumentar los costos, sino que en realidad pueden proporcionar beneficios económicos", dice Gutknecht.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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