La estabilización del CO 2 atmosférico requiere reducciones significativas de las emisiones antropogénicas de CO 2 . Ha habido grandes esfuerzos para desarrollar tecnologías individuales para la captura de CO 2 y la utilización de CO 2 para frenar las emisiones de carbono de manera eficiente. Sin embargo, para una reducción rápida y económicamente viable del CO 2 atmosférico , es necesario desarrollar tecnologías eficientes para la captura y conversión integradas de carbono para producir de manera sostenible combustibles netos negativos en un ciclo cerrado de carbono.
Ahora, los ingenieros de la Universidad de Illinois en Chicago han construido un sistema neto negativo integrado que captura continuamente el dióxido de carbono de los gases de combustión y lo convierte en etileno de alta pureza.
La primera tecnología de su tipo integra un sistema de captura de carbono con un sistema de conversión de etileno. Funciona con electricidad , pero también elimina más carbono del medio ambiente del que genera, lo que lo convierte en lo que los científicos denominan emisiones netas negativas de carbono.
«Esta es la primera demostración de un sistema integrado completamente eléctrico y negativo neto para capturar el carbono de los contaminantes y crear un recurso muy valioso», dijo Meenesh Singh, profesor asistente de la UIC en el departamento de ingeniería química. “Este es un hito importante en la descarbonización del etileno”.
El etileno es un químico ampliamente utilizado en la producción de plástico, la agricultura , la industria automotriz y más. Entre los productos químicos fabricados en todo el mundo, el etileno ocupa el tercer lugar en emisiones de carbono después del amoníaco y el cemento.
Para capturar el carbono del aire o de los gases de combustión, los investigadores modificaron un sistema estándar de hojas artificiales con materiales económicos para incluir un gradiente de agua (un lado seco y un lado húmedo) a través de una membrana cargada eléctricamente. El lado seco incluía un solvente orgánico que se une al dióxido de carbono disponible para producir una concentración de bicarbonato o bicarbonato de sodio en la membrana. A medida que se acumula el bicarbonato, estos iones cargados negativamente atraviesan la membrana hacia un electrodo cargado positivamente en una solución a base de agua en el lado húmedo de la membrana. Posteriormente, la solución líquida disuelve el bicarbonato nuevamente en dióxido de carbono, para que pueda liberarse y aprovecharse para la conversión de CO 2 .
El equipo de la UIC empleó un segundo sistema para convertir el dióxido de carbono capturado en etileno, en el que una corriente eléctrica pasa a través de una celda. La mitad de la celda está llena de dióxido de carbono capturado de un sistema de captura de carbono , mientras que la otra mitad contiene una solución a base de agua. Un catalizador electrificado extrae átomos de hidrógeno cargados de las moléculas de agua hacia la otra mitad de la unidad, separados por una membrana, donde se combinan con átomos de carbono cargados de las moléculas de dióxido de carbono para formar etileno.
Los investigadores integraron los dos sistemas alimentando la solución de dióxido de carbono capturado al sistema de conversión de carbono y reciclándola. El proceso de reciclaje de circuito cerrado garantiza un suministro constante de dióxido de carbono de los gases de combustión y su conversión en etileno.
El equipo probó su sistema integrado implementando una unidad de electrodiálisis de membrana bipolar de 100 centímetros cuadrados para capturar el dióxido de carbono del gas de combustión y lo conectó hidráulicamente a la celda de electrólisis de 1 centímetro cuadrado para producir etileno. El sistema se probó continuamente durante una semana, las 24 horas del día. El sistema demostró una estabilidad excepcional y capturó carbono a razón de 24 gramos diarios, produciendo 188 miligramos de etileno por día.
“En el viaje para hacer que la producción de etileno sea ecológica, este es un avance potencial”, dijo Singh . “Nuestro próximo paso es ampliar el sistema integrado de captura y conversión de carbono para producir etileno a tasas más altas: una tasa de 1 kilogramo por día y capturar carbono a una tasa superior a kilogramos por día”.
Fuente: inceptivemind
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