• Se desarrollan membranas para
atrapar el CO2 que emiten las industrias y se trabaja en su eventual
transformación en productos con valor agregado
En el Instituto de Investigaciones en Materiales
(IIM) de la UNAM se sintetizan materiales cerámicos que permiten
capturar gases contaminantes (bióxido de carbono, CO2)
que, eventualmente, Heriberto Pfeiffer Perea pretende transformar
otra vez en combustibles como etanol o metano.
Uno de ellos, con estructura laminar, tipo
emparedado o mil hojas de hojaldre, permite capturar el bióxido
de carbono, uno de los gases de efecto invernadero que más
contribuye al calentamiento del planeta y afecta su clima a nivel
global. Se conoce como hidrotalcita o arcillas aniónicas. En
el IIM, dijo Pfeiffer Perea, “tratamos de capturar el CO2
entre las capas que genera su estructura laminar”.
Capturar gas en un material sólido
es una opción ante la problemática ambiental por el
efecto invernadero. Sin embargo, a nivel mundial se trabaja en otras
alternativas. Por ejemplo, en fuentes de energía como la eólica,
la hidráulica, la nuclear y la solar.
Asimismo, se pretende capturarlo con diferentes
medios, tanto físicos como químicos. Unos proponen hacerlo
y almacenarlo para luego usarlo como gases de inyección en
pozos petroleros. Otros, inyectarlo en los subsuelos marinos, lo que
podría causar desequilibrios en ese ecosistema.
También, atraparlo y convertirlo químicamente
en productos con valor agregado. Pfeiffer Perea es de esa idea: capturar
el bióxido de carbono que diversas industrias producen en grandes
cantidades y luego, mediante reacciones químicas, generar combustible.
Como son “lo más prometedor
que existe”, el universitario trabaja en diferentes cerámicos.
Éstos y los gases de efecto invernadero, comentó, tienen
una afinidad muy fuerte. Las moléculas del CO2, al
ser muy ácidas, son afines con la alcalinidad de los cerámicos.
La reacción química entre ellos es muy sencilla.
Otra ventaja es que a nivel industrial es
más fácil trabajar con sólidos como los cerámicos
que con líquidos como las soluciones a base de compuestos orgánicos
tipo aminas.
Asimismo, que normalmente la captura de CO2
en cerámicos se da en un intervalo de temperatura elevado.
“Nosotros tenemos materiales que lo hacen entre 200 y 700 grados
centígrados. Son muy adecuados, porque los gases de combustión
(por ejemplo, los generados por gasolina) se emiten a una temperatura
de 400 ó 500 grados centígrados.
A diferencia de los polímeros o las
aminas (primero hay que enfriar el gas para atraparlo), los cerámicos
permiten aprovechar la temperatura que trae el de combustión.
Además de los materiales tipo hidrotalcita,
Pfeiffer Perea trabaja con silicatos, aluminatos, cupratos y zirconatos
de elementos alcalinos. Son materiales densos que atrapan el bióxido
de carbono mediante quimisorción: el CO2 reacciona
químicamente con los cerámicos.
La quimisorción es una ventaja, porque
al ser capturado el bióxido de carbono en el cerámico,
ya no es gaseoso, pasa a formar parte del sólido y su confinamiento
puede ser más sencillo.
En cambio, el proceso de adsorción con los polímeros
es una interacción física, electrostática, porque
el CO2 no deja de serlo y el polímero también
continúa como él mismo.
Uno de los materiales cerámicos más
prometedores con los que trabaja el universitario es el aluminato
de cinco litios, que sintetizó, caracterizó y descubrió,
“por suerte”, es favorable para capturar gas.
Según lo reportado en la literatura
mundial, este cerámico y el óxido de calcio “son
los dos materiales que teóricamente tienen la mayor capacidad
de captura de bióxido de carbono”.
Para el experto el aluminato es muy prometedor;
es estable, con buena captura. A nivel experimental, en la UNAM se
han alcanzado eficiencias del orden del 70-75 por ciento.
En pruebas de ciclibilidad para
ver si la eficiencia se mantiene, se ha observado que con el paso
del tiempo se pierde un poco; sin embargo, después de 20 ciclos
de quimisorción, al final, la eficiencia todavía es
mucho mayor a cualquiera otra de las reportadas.
“A nivel mundial, en el intervalo de
altas temperaturas el aluminato y el óxido de calcio son los
dos mejores compuestos que existen para la captura de CO2 hoy
en día”.
Con la captura en cerámicos, se genera
carbonato, que se encuentra en estado sólido. A partir de ese
material, el grupo de investigadores que dirige Pfeiffer empieza a
trabajar en cómo transformarlo nuevamente en algún tipo
de combustible: alcohol o alcano.
Para ese fin, se cuenta con el apoyo del
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y de la Secretaría
de Energía, a través de su propuesta de sustentabilidad.
Trabajan en uno de los cuatro grandes proyectos que SENER-CONACYT
le dio a la UNAM.
Ahora que ya saben cómo y con qué
cerámico capturar CO2, mediante trabajos catalíticos
de reformado de alcanos o alcoholes (reacción catalítica
en presencia de hidrógeno o de agua), van a convertir bióxido
de carbono en combustible, que puede ser algún alcohol como
metanol o etanol, o en algún alcano como metano, etano o butano.
Se planea que el proyecto Captura y confinamiento
de bióxido de carbono en materiales multicomponentes diversos
y estudio de la transformación sustentable del CO2 en productos
con valor agregado, se realice en cuatro años, lapso en
que Pfeiffer Perea espera tener resultados positivos.
A nivel internacional, advirtió el
científico, hay algo de investigación y no mucho desarrollo
en generar nuevo combustible a partir de la captura, mediante un ciclo
limpio de transformación química.
En su laboratorio, el universitario también
desarrolla dispositivos para instalar en algún tipo de industria.
En esta línea tecnológica ha colaborado con un grupo
de especialistas en membranas de la Universidad de Arizona, Estados
Unidos
El grupo de Pfeiffer Perea las hace para
la captura de gases, que se podrían aplicar en industrias donde
hay consumo de combustible que emiten CO2 a altas temperaturas.
Se utilizarían en lugares fijos, a
nivel industrial, aclaró. No sería para captura de bióxido
de carbono en sistemas móviles como autos o camiones, “porque
las cantidades que se producen son megatoneladas”.
"Sería inviable un diseño
para hacerlo con cerámico en un sistema móvil, habría
que traer un trailer atrás con el material de captura. Por
eso, en automóviles se utilizan dispositivos catalíticos
para transformación, no para captarlo”, explicó.
En cambio, puntualizó, las membranas
para captura de gases serían viables, por ejemplo, en cementeras
y en la industria eléctrica, entre otras empresas, donde la
generación de electricidad demanda altos consumos de combustibles
fósiles y con grandes emisiones de CO2.
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