Convertir los residuos alimentarios en captadores de carbono
Se prevé que sea más económico que otros métodos de captura
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La eliminación del CO₂ de la atmósfera se considera una herramienta importante en la lucha contra el cambio climático, pero hasta ahora ha sido un proceso que consume mucha energía y resulta costoso. Ahora, unos investigadores han desarrollado un nuevo método que captura el dióxido de carbono de forma eficiente y lo libera de nuevo utilizando solo una pequeña cantidad de energía. Las materias primas proceden de residuos del procesamiento de productos lácteos y de soja.
Para estabilizar el calentamiento global por debajo de 1,5 °C a largo plazo, no solo es necesaria una reducción drástica de las emisiones de gases de efecto invernadero, sino también tecnologías que permitan eliminar y almacenar cientos de miles de millones de toneladas de dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera. Esta es también la base subyacente de los escenarios expuestos en el último Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC).
Por ello, desde hace años, grupos de investigación y empresas emergentes trabajan en formas de eliminar el CO₂ directamente del aire, un proceso conocido como «captura directa del aire». La empresa Climeworks, fundada en 2009 como una spin-off de la ETH, es uno de los primeros proveedores comerciales de DAC del mundo. Sin embargo, hasta la fecha, la eliminación directa de CO₂ del aire sigue siendo un proceso que consume mucha energía y resulta costoso.
Perlas proteicas porosas capturan el dióxido de carbono
En un estudio publicado recientemente en la revista PNAS, los investigadores presentan un nuevo y prometedor enfoque para la DAC. Un grupo dirigido por el científico de materiales Raffaele Mezzenga, profesor del Departamento de Ciencias y Tecnología de la Salud de la ETH de Zúrich, utiliza suero y subproductos de la producción de tofu para la absorción de CO₂.
La producción de lácteos y tofu genera grandes cantidades de soluciones que contienen proteínas, de las cuales solo una pequeña parte se reutiliza en la producción alimentaria; el resto se desperdicia. A partir de estos residuos, los investigadores aíslan proteínas que utilizan para formar largas cadenas filiformes conocidas como fibrillas amiloides. A continuación, cargan estas fibrillas con hidróxido de potasio y las procesan para obtener perlas con un diámetro de entre medio y un centímetro. «El material resultante es como una esponja que puede absorber grandes cantidades de CO₂ a través del hidróxido de potasio», explica Mezzenga.
Cuando las perlas porosas se exponen al aire ambiente, el hidróxido de potasio reacciona conel CO₂ para formar hidrogenocarbonato, una sal del ácido carbónico. Este proceso elimina el CO₂ del aire. «En nuestras pruebas con aire ambiente, pudimos extraer 97 miligramos de CO₂ con un gramo de material», explica Zhou Dong, investigador posdoctoral del grupo de Mezzenga y autor principal del estudio. Se trata de una tasa muy elevada, afirma, y entre un 10 y un 50 % superior a la capacidad de los métodos DAC convencionales. Dong calcula que, con un kilogramo de perlas de proteína, teóricamente sería posible capturar y aislar 100 gramos de CO₂ por ciclo de proceso.
Técnica para una economía circular
Los métodos DAC convencionales suelen utilizar calor y presión negativa para liberar de nuevo el dióxido de carbono del material de absorción. Esto es necesario para poder almacenar posteriormente el CO₂ o convertirlo en otros materiales, eliminándolo así de la atmósfera a largo plazo. Sin embargo, este proceso requiere una gran cantidad de energía, por lo que, en la actualidad, la DAC solo tiene sentido —tanto desde el punto de vista energético como económico— cuando se dispone de grandes cantidades de energía renovable.
Este es otro ámbito en el que los investigadores del equipo de Mezzenga están adoptando un enfoque diferente: para liberar de nuevo el dióxido de carbono de las perlas de proteína, estas se rocían alternativamente con un ácido suave y una base durante unos 10 minutos a temperatura ambiente. Esto rompe los enlaces químicos, de modo que el CO₂ puede aislarse.
El ácido, la base y las perlas pueden reutilizarse después. «Los materiales sintéticos que se utilizan hoy en día para capturar CO₂ se descomponen rápidamente», afirma Dong. «Por el contrario, nuestras perlas de proteína se mantienen estables durante mucho tiempo». En el laboratorio, los investigadores probaron 30 ciclos de adsorción y liberación de CO₂ sin observar pérdidas significativas de eficiencia.
Mezzenga supone que, no obstante, el material tendría que sustituirse tras unos pocos miles de ciclos debido a una disminución de la capacidad de adsorción. Sin embargo, las perlas de proteína podrían utilizarse entonces como fertilizante en la agricultura o convertirse en biocombustible, explica el investigador. Las perlas están compuestas íntegramente por material orgánico, afirma, y son fácilmente degradables, lo que significa que el sistema podría, por lo tanto, formar parte de una economía circular.
«Los materiales que utilizamos para este proceso no son tóxicos y son aptos para uso alimentario», señala Mezzenga. En un análisis del ciclo de vida, los investigadores demuestran que su método genera menos contaminación ambiental a lo largo de todo el ciclo de vida que otros métodos de captura directa de CO₂ (DAC).
Se espera que sea más barato que otros métodos de captura
Se necesitan más pruebas para determinar si la tecnología es escalable para su uso práctico y si la alta capacidad de absorción de CO₂ se mantendrá intacta a mayor escala. Para el estudio publicado recientemente, los investigadores probaron el método en un entorno de laboratorio controlado con unos pocos gramos de perlas de proteína, capturando y aislando alrededor de 50 gramos de CO₂.
Mezzenga se muestra optimista. Lleva casi 20 años trabajando con fibrillas amiloides y conoce bien el material. En el pasado, lo ha utilizado para desarrollar alternativas biodegradables a los plásticos, así como técnicas para la purificación del agua. «Estamos seguros de que la tecnología es escalable», afirma. Según Mezzenga, el sistema de pulverización utilizado para separar el CO₂ de las microesferas de proteína se basa en técnicas ya existentes que se utilizan en la industria. El investigador postdoctoral Zhou Dong examinará ahora más a fondo la cuestión de la escalabilidad.
Aunque los investigadores aún no han realizado un cálculo exacto de los costes por tonelada de CO₂ capturada, Mezzenga espera que sean significativamente más bajos que con la DAC convencional. «Nuestra tecnología es más barata y sostenible porque requiere poca energía y se basa en un producto de desecho ampliamente disponible», afirma. «Esto podría suponer un punto de inflexión para el futuro de la eliminación de CO₂ del aire».
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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