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Feb 15, 2024

Un descubrimiento revolucionario en la conversión de la captura de carbono para la producción de etileno

Un equipo de investigadores dirigido por Meenesh Singh de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) ha descubierto una forma de convertir el 100 por ciento del dióxido de carbono capturado de los gases de escape industriales en etileno, un componente clave.

Un equipo de investigadores dirigido por Meenesh Singh de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) ha descubierto una manera de convertir el 100 por ciento del dióxido de carbono capturado de los gases de escape industriales en etileno, un componente clave para los productos plásticos.

Sus hallazgos se publicanen Cell Reports Ciencias Físicas.

Si bien los investigadores han estado explorando la posibilidad de convertir dióxido de carbono en etileno durante más de una década, el enfoque del equipo de la UIC es el primero en lograr una utilización de casi el 100 por ciento de dióxido de carbono para producir hidrocarburos. Su sistema utiliza electrólisis para transformar el gas de dióxido de carbono capturado en etileno de alta pureza, con otros combustibles a base de carbono y oxígeno como subproductos.

El proceso puede convertir hasta 6 toneladas métricas de dióxido de carbono en 1 tonelada métrica de etileno, reciclando casi todo el dióxido de carbono capturado. Debido a que el sistema funciona con electricidad, el uso de energía renovable puede hacer que el proceso sea negativo en carbono.

Según Singh, el enfoque de su equipo supera el objetivo de emisiones netas de carbono cero de otras tecnologías de captura y conversión de carbono al reducir en realidad la producción total de dióxido de carbono de la industria. "Es un resultado neto negativo", afirmó. "Por cada tonelada de etileno producida, se extraen 6 toneladas de CO2 de fuentes puntuales que, de otro modo, se liberarían a la atmósfera".

Intentos anteriores de convertir dióxido de carbono en etileno se han basado en reactores que producen etileno dentro de la corriente de emisión de dióxido de carbono de la fuente. En estos casos, tan solo el 10 por ciento de las emisiones de CO2 normalmente se convierten en etileno. Posteriormente, el etileno debe separarse del dióxido de carbono en un proceso que consume mucha energía y que a menudo implica combustibles fósiles.

En el enfoque de la UIC, se hace pasar una corriente eléctrica a través de una celda, la mitad de la cual se llena con dióxido de carbono capturado y la otra mitad con una solución a base de agua. Un catalizador electrificado atrae átomos de hidrógeno cargados de las moléculas de agua hacia la otra mitad de la unidad separada por una membrana, donde se combinan con átomos de carbono cargados de las moléculas de dióxido de carbono para formar etileno.

Entre los productos químicos fabricados en todo el mundo, el etileno ocupa el tercer lugar en emisiones de carbono después del amoníaco y el cemento. El etileno se utiliza no sólo para crear productos plásticos para las industrias de embalaje, agrícola y automotriz, sino también para producir productos químicos utilizados en anticongelantes, esterilizadores médicos y revestimientos vinílicos para casas.

El etileno generalmente se produce mediante un proceso llamado craqueo con vapor que requiere enormes cantidades de calor. El craqueo genera alrededor de 1,5 toneladas métricas de emisiones de carbono por tonelada de etileno creada. En promedio, los fabricantes producen alrededor de 160 millones de toneladas de etileno cada año, lo que resulta en más de 260 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono en todo el mundo.

Además del etileno, los científicos de la UIC pudieron producir otros productos ricos en carbono útiles para la industria gracias a su método de electrólisis. También lograron una eficiencia de conversión de energía solar muy alta, convirtiendo el 10 por ciento de la energía de los paneles solares directamente en producción de carbono. Esto está muy por encima del estándar actual del dos por ciento. Para todo el etileno que produjeron, la eficiencia de conversión de energía solar fue de alrededor del cuatro por ciento, aproximadamente la misma tasa que la fotosíntesis.

- Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio web de la Universidad de Illinois en Chicago.