Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han avanzado en la conversión industrial de una solución de bicarbonato elaborada a partir del carbono capturado en una solución de formiato, un combustible ecológico.La investigación espublicadoen el diarioCatálisis EES.

Su nueva celda electroquímica, con una capa de membrana porosa entre los electrodos, supera los principales problemas sufridos en la captura de carbono reactivo (RCC) y logra rendimientos que rivalizan con los métodos alimentados con gas que consumen mucha energía.Procesos como el suyo agregan valor directamente a los flujos de desechos y son clave para lograr emisiones netas cero.

La tecnología de captura de carbono es una parte importante de la estrategia global para reducir las emisiones y luchar contra el cambio climático.Pero la cuestión importante de qué hacemos con los capturadosdióxido de carbonosigue siendo un desafío abierto.¿Simplemente lo empujamos a la clandestinidad o hay algo más?Los científicos ciertamente así lo creen.Utilizando catalizadores de última generación yprocesos quimicos, se está trabajando para intentar convertir el producto capturado en algo más útil para la sociedad.

Una aplicación particularmente atractiva es la conversión de dióxido de carbono en un combustible respetuoso con el medio ambiente.Se ha desarrollado tecnología para utilizarceldas electroquímicaspara reducir el dióxido de carbono a un compuesto de formiato, que a su vez puede usarse en celdas de combustible de formiato para generar energía.

Sin embargo, un obstáculo importante es la necesidad de dióxido de carbono puro: presurizar el dióxido de carbono puede consumir mucha energía.El gas no se convierte de manera muy eficiente y las células no duran mucho.Ingrese a la captura de carbono reactivo, donde el dióxido de carbono disuelto en soluciones alcalinas, como soluciones de bicarbonato, se puede usar directamente para crear iones de formiato sin las pérdidas asociadas con el suministro de gas puro.

El desafío clave que enfrentan los investigadores aquí es el diseño de una mejor celda electroquímica que pueda producir selectivamente iones formiato a partir deiones bicarbonatosin perder ante reacciones secundarias, como la producción de hidrógeno.

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el profesor Fumiaki Amano de la Universidad Metropolitana de Tokio ha creado una nueva célula con excelente selectividad para la conversión de iones de bicarbonato en iones de formiato.En la nueva celda, los electrodos hechos de material catalítico están separados de una membrana de electrolito polimérico por una membrana porosa hecha de éster de celulosa.

Los iones de hidrógeno producidos en un electrodo pasan a través de la membrana del electrolito y llegan a la capa porosa, donde reaccionan con los iones de bicarbonato para producir eficientemente dióxido de carbono en los poros.Luego, el gas se convierte en iones formiato en el otro electrodo, también en contacto con la membrana porosa.

Cuando pusieron su celda a trabajar, descubrieron que la eficiencia faradaica de su celda, la proporción de electrones convertidos en formato en lugar de otros compuestos, era del 85%, incluso con corrientes muy altas.Esto no sólo supera a los diseños existentes, sino que se descubrió que la celda funciona sin problemas durante más de 30 horas y logra una conversión casi completa de bicarbonato en formiato.Una vez expulsada el agua, lo único que queda es un combustible de formiato sólido y cristalino.

Dadas las demandas de tecnología para el cambio climático, mejoras como ésta en el funcionamiento eficiente de las celdas electroquímicas prometen tener un gran impacto.El equipo espera que su nuevo electrolizador de bicarbonato pueda ser una opción viable para la sociedad en su lucha por una transformación ecológica.

Más información:Kohta Nomoto et al, Formación de formiato altamente selectiva mediante conversiones de bicarbonato,Catálisis EES(2024).DOI: 10.1039/D4EY00122B