Este proyecto usa la luz solar para convertir el CO2 atmosférico en materiales útiles

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A mediados de 2020 el FlowPhotoChem, un proyecto internacional de exploración con fondos europeos y orientado a los Objetivos de Desarrollo Sostenible, publicaba sus primeros resultados. Habían sido capaces de diseñar tecnología apto de utilizar CO2 atmosférico como fuente de carbono para sintetizar productos químicos sin el uso de combustibles fósiles: utilizan luz solar y agua.

Este proceso utilizaba solo energía solar, energía renovable, CO2 atmosférico y agua para fabricar materiales que recientemente dependen de reacciones costosas y derivados del petróleo. Y, además, lo habían conseguido en forma de flujo mediante 3 reactores con alta capacidad de escalabilidad.

El primero de los proyectos se titula ‘Foto(electro)catálisis heterogénea en flujo empleando luz concentrada: diseños modulares integrados para la producción de productos químicos útiles’ y quiere decir, en esencia, que la sociedad será apto de fabricar componentes químicos como el etileno, el etanol, el acetato o el n-propanol, entre otros, empleando luz solar concentrada y agua.

Tecnología con emisiones negativas

La descarbonización no pasa solamente por dejar de emitir gases como el dióxido de carbono o el monóxido de carbono a la atmósfera. Es necesario recuperar los que ya se dejó allí. En 2014 se alcanzó la suma récord de 400 ppm de CO2 (partes por millón) según la AEMET, suma que crece año tras año.

El proyecto FlowPhotoChem trabaja en entrambos vertientes: por un lado elimina emisiones de gases de resultado invernadero en la fabricación de etileno al utilizar energía solar, y por el otro recupera emisiones del pasado para devolver la atmósfera a los valores preindustriales, cercanos a los 275 ppm CO2.

Así funcionan los reactores de FlowPhotoChem

Según la página oficial de FlowPhotoChem, existen 3 tipos de reactores industriales combinados que facilitarían el uso de energía solar y la limpieza atmosférica. Así es como funcionan, en detalle.

El 1° paso es comprender como sirve el PEC o reactor foto(electro)químico. Este reactor usa energía solar para disociar H2O en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). Al aprovechar esta energía solar, no libera gases de resultado invernadero a la atmósfera. La reacción de abajo se lee “por cada 2 moléculas de agua que entran en el PEC, salen 2 de hidrógeno y una de oxígeno, empleando energía solar para activar el proceso”.

2 H2O + Energía solar → 2 H2 + O2

A continuación, el hidrógeno caliente entra al PC o reactor fotocatalítico. Al equivalente que el PEC, este también hace uso de energía solar directa. Y es aqui donde ocurre lo mas atrayente de la reacción porque el hidrógeno se combina con el CO2. La reacción, no ajustada, genera hidrocarburos (CxHy ) y CO, que son la base de la fabricación de plásticos. Pero, en esta ocasión ya no derivan del petróleo, sino del CO2 atmosférico.

H2 + CO2 + Energía solar → CxHy + CO

Finalmente, estos hidrocarburos y el monóxido de carbono entran en el 3° reactor. El EC o reactor electroquímico hace uso de energía renovable y catalizadores para cambiar estos hidrocarburos y monóxido en componentes útiles como etileno, etanol, acetato o n-propanol. Este es el esquema del proceso:

¿Por qué es tan atrayente la fotoquímica de flujo?

La fotoquímica de flujo es un campo de estudio  de la química que busca crear uso de la radiación solar sin obligación de transformar esta en energía eléctrica. Uno de los ejemplos mas antiguos de esta experiencia es el uso de la irradiancia solar para evaporar agua marina en las salinas romanas. Los romanos no inventaron la célula fotoeléctrica, sin embargo sí sacaron partido a la energía solar.

Se estima que la energía solar que viene a la Tierra es del orden de 4000 a 5000 veces todo lo que consume la humanidad. De ahí lo inteligente de diseñar nuevos procesos que admitan trabajar directamente con la energía solar. Si también estos procesos limpian la atmósfera, preferible aún.

Uno de los puntos atrayentes de FlowPhotoChem es que el proceso trabaja como un flujo continuo. Es decir, no se llena un tanque con una sustancia, se espera a que pase un proceso y despues se vacía; sino que todo el layout consiste en un conjunto de conductos y galerías de camino que van evolucionado los componentes de contaminantes a útiles.

FlowPhotoChem, la mejoría de un proceso escalable

A este proceso continuo en el que entra CO2 por un extremo y sale un compuesto util por el otro, se le suma una mejoría agregada más: su escalabilidad. Como demuestra este repaso científico recién publicado por examinadores del proyecto, “hemos esquematizado y construido una celda de electrólisis de flujo [que] se puede ensamblar sencillamente y consta de 2 electrodos planos de 5×5 cm”.

Dicho de forma mas llana: este proceso permite que el proceso industrial pueda crecer por módulos. Por trasladarlo a otro sector, es como haber revelado la célula fotovoltaica, que siempre acepta agregar una mas a continuación, después de llevar décadas empleando centrales térmicas de dificil crecimiento. Esto lleva a un tema mas complejo: ¿en qué se usará esta tecnología?

Los sumideros de carbono artificiales no justifican contaminar más

Es significativo destacar como este tipo de invenciones no son un aliciente para seguir vertiendo gases de resultado invernadero a la atmósfera. Los niveles de gases de resultado invernadero son tan altos que la unica tactica viable es su eliminación total o parcial de la atmósfera en números absolutos.

Así, es necesario que no se integren a la empresa contaminante con el objetivo de «valorizar» residuos, sino que sean aplicadas al aire libre y sin acceder dentro de la cadena de precio de tareas altamente contaminantes.

Por ejemplo, ubicar estas máquinas al final del tiempo de una central de gas (en su chimenea), haría que la empresa del CO2 dependiese de las centrales térmicas, generándose un interes de las primeras por reservar las segundas, algo que va en contra de los Objetivos de Desarrollo Sostenible que necesitan una descarbonización tan rápida como sea técnicamente viable.

Por Marcos Martínez

Imágenes | iStock/Natt Boonyatecha, AEMET, FlowPhotoChem

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