San Luis, EE.UU. En un avance clave hacia una industria más sostenible, un grupo de ingenieros de la Universidad de Washington en St. Louis (WashU) ha desarrollado un sistema de reciclaje de carbono basado en diafragmas porosos, capaz de mantener una operación estable durante más de 700 horas. Este logro representa un salto tecnológico frente a los métodos tradicionales, que suelen degradarse en mucho menos tiempo.
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El equipo, liderado por el profesor Feng Jiao, director del Center for Carbon Management y académico de la McKelvey School of Engineering, demostró que estos diafragmas pueden reemplazar las costosas y frágiles membranas de intercambio aniónico empleadas en la conversión de dióxido de carbono (CO₂) en monóxido de carbono (CO), un compuesto esencial para la producción de combustibles y químicos sostenibles.
De residuos a recursos energéticos
La investigación se enmarca en el creciente esfuerzo global por convertir las emisiones de carbono en materiales útiles dentro de un sistema de economía circular. En lugar de liberar CO₂ a la atmósfera, el objetivo es reutilizarlo como insumo industrial, reduciendo así tanto el impacto ambiental como la dependencia de combustibles fósiles.
El proceso más prometedor consiste en transformar el CO₂ en CO mediante electrólisis impulsada por energía renovable. Sin embargo, los dispositivos tradicionales enfrentan una limitación crítica: las membranas poliméricas que separan los gases se degradan con rapidez al exponerse a compuestos orgánicos, lo que disminuye la eficiencia y encarece la operación.
Para superar este obstáculo, el equipo de Jiao exploró materiales alternativos, descubriendo que los diafragmas cerámicos y porosos, más económicos y resistentes, pueden mantener el rendimiento sin comprometer la separación entre gases.
Un sistema más duradero y estable
El grupo diseñó un electrolizador basado en diafragma, utilizando Zirfon, un material comercial compuesto de dióxido de circonio. Al operar a 60 °C, el dispositivo mantuvo altos niveles de conversión durante más de 250 horas, superando ampliamente el rendimiento de las mejores membranas disponibles, que apenas alcanzan 150 horas bajo condiciones similares.
En una segunda prueba a escala industrial, el sistema de Zirfon se mantuvo estable durante 700 horas de funcionamiento continuo, un récord en durabilidad para este tipo de tecnología.
“Estos resultados demuestran que los diafragmas pueden ser una solución escalable y resistente para la conversión de monóxido de carbono, haciendo el proceso más barato y compatible con fuentes renovables de energía”, destacó Jiao.
Camino hacia la manufactura circular
El equipo considera que esta innovación marca un paso decisivo hacia sistemas industriales de “circuito cerrado”, donde los gases residuales se capturan, procesan y reutilizan indefinidamente. Al reducir costos y aumentar la vida útil de los equipos, los electrolizadores con diafragma podrían acelerar la adopción comercial del reciclaje de carbono.
El laboratorio de Jiao ya trabaja en mejorar la eficiencia energética y la estabilidad de los sistemas de electrólisis, con el fin de desarrollar unidades modulares adaptables a distintos sectores industriales, desde la producción de combustibles sintéticos hasta la fabricación de materiales químicos.
“El desafío no es solo capturar el carbono, sino convertirlo de forma rentable y sostenible. Los diafragmas ofrecen una ruta práctica para lograrlo”, afirmó el investigador.
Innovación con impacto ambiental e industrial
El reemplazo de membranas frágiles por diafragmas robustos representa una solución técnica y económica para las plantas que buscan reducir su huella de carbono sin comprometer su productividad. Además, el uso de materiales duraderos disminuye la generación de desechos industriales, reforzando el carácter sostenible del proceso.
En palabras de Jiao, la meta es clara: “Queremos demostrar que la manufactura sostenible puede ser eficiente, económica y duradera. Este enfoque une la responsabilidad ambiental con la viabilidad industrial”.
Con este desarrollo, los investigadores de la Universidad de Washington se posicionan entre los pioneros de una nueva generación de tecnologías de conversión de carbono, esenciales para alcanzar la neutralidad climática y la transición hacia una economía verdaderamente circular.
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