En un esfuerzo por reducir el impacto ambiental de las emisiones de dióxido de carbono, un investigador de la Universidad de Florida Central ha desarrollado una nueva tecnología que captura dióxido de carbono y produce combustibles y productos químicos útiles.

Yang Yang, profesor asociado en el Centro de Tecnología de Nanociencia de la UCF, creó un dispositivo innovador que captura dióxido de carbono con una microsuperficie compuesta por una película de óxido de estaño y una capa de flúor.Luego, el dispositivo extrae dióxido de carbono gaseoso a través de un electrodo burbujeante y convierte selectivamente los gases enmonóxido de carbonoy ácido fórmico, que son materias primas importantes para la fabricación de productos químicos.

Estetecnología, detallado en unestudio recienteen elRevista de la Sociedad Química Estadounidense, tiene como objetivo reducir la huella de carbono de la humanidad de manera sostenible y al mismo tiempo abordar la necesidad de producirenergía alternativa.

"Queremos crear una tecnología mejor para hacer nuestro mundo mejor y más limpio", dice Yang, quien también es miembro del Clúster de Energía Renovable y Transformación Química (REACT) de la UCF."Demasiado dióxido de carbono tendrá un efecto invernadero en la Tierra y la calentará muy rápidamente. Es la motivación por la que queremos desarrollar este nuevo material para capturarlo y convertirlo en productos químicos que podamos utilizar".

Esta tecnología de captura de dióxido de carbono podría ubicarse enplantas de energía,instalaciones industriales, o plantas de producción química donde se captura el dióxido de carbono de las emisiones y se convierte en productos útiles.

El diseño surgió de la naturaleza

La inspiración para el dispositivo y la mitigación de nuestro impacto en el medio ambiente provino directamente de la naturaleza misma, dice Yang.

"Nosotros, como científicos, siempre aprendemos de la naturaleza", afirma."Queremos ver cómo funcionan los animales y los árboles. Para este trabajo, aprendimos del loto. Sabemos que el loto tiene una superficie realmente hidrófoba, lo que significa que cuando dejas caer agua sobre la superficie, el agua se irá rápidamente.desde la superficie. También sabemos que las plantas verdes absorben dióxido de carbono y lo convierten en oxígeno a través de la fotosíntesis".

El loto ayudó a Yang a concebir una tecnología de captura de dióxido de carbono que imita la superficie del loto, en la que el agua que gotea por la superficie hidrofóbica fabricada de un dispositivo se separaría de la reacción de conversión de dióxido de carbono.

Es necesario gestionar cuidadosamente la cantidad de agua en la superficie de los materiales que pueden inundar el dispositivo o alterar la conversión de dióxido de carbono, afirma Yang.

Una vez capturado, el gas dióxido de carbono pasa a través de un electrodo y se convierte mediante un proceso más personalizable que el de la fotosíntesis natural.

La reacción electrocatalítica de reducción de dióxido de carbono convierte el dióxido de carbono gaseoso en productos químicos que contienen carbono, como metanol, metano, etileno, etanol, acetato y propanol, dependiendo de las vías de reacción específicas de los catalizadores.

"Queremos crear un material mejor que pueda capturar rápidamente moléculas de dióxido de carbono del aire y convertirlas en sustancias químicas", afirma Yang."Simplemente reducimos la concentración de dióxido de carbono en el aire y lo convertimos en fase líquida y gaseosa para que podamos usar directamente esos productos químicos y campos convertidos para otras aplicaciones".

Uno de los componentes más desafiantes de la investigación fue reducir la cantidad de agua esparcida en la superficie de los materiales catalíticos cuando se exponen los componentes del dióxido de carbono gaseoso en el electrolito líquido, dice.

"Si hay demasiada agua alrededor de los materiales, se puede producir hidrógeno en lugar de convertir el dióxido de carbono en productos químicos", dice Yang."Eso disminuirá la eficiencia energética del proceso general. Los materiales que utilizamos pueden repeler el agua de la superficie, por lo que podemos evitar la formación de hidrógeno, y podemos mejorar en gran medida la eficiencia de reducción del dióxido de carbono. Eso significa que eventualmente podremosutilizar casi toda la electricidad para nuestra reacción."