Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois (UIC) descubrió una forma de reciclar el dióxido de carbono, capturado de los gases de escape industriales, en etileno, un componente clave para la industria del plástico y química. Aunque desde hace más de una década que se explora la posibilidad de convertir el CO2 en etileno, el enfoque del equipo de la UIC es el primero en lograr una utilización de casi el 100% del gas contaminante para producir hidrocarburos, comunicaron sus autores el pasado viernes.
En el sistema ideado por el equipo de científicos, dirigido por Meenesh Singh, una corriente eléctrica pasa a través de una celda separada por una membrana. Una mitad de la celda está llena de CO2 capturado y la otra mitad contiene una solución acuosa. Un dispositivo electrolítico extrae átomos de hidrógeno cargados de agua hacia la otra mitad de la unidad, donde se combinan con átomos de carbono cargados de las moléculas de CO2 para formar etileno.
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 neutralidad de carbono de otras tecnologías similares al reducir realmente la producción total de CO2 de la industria. "Es un neto negativo", dijo. "Por cada tonelada de etileno producido, estás tomando 6 toneladas de CO2 de fuentes puntuales que, de lo contrario, se liberarían a la atmósfera".
Con su enfoque de electrólisis pudieron producir otros subproductos ricos en carbono útiles para la industria, logrando una eficiencia de conversión de energía solar muy alta. Según sus cálculos, convirtieron el 10% de la energía de los paneles solares directamente en la producción de productos de carbono, muy por encima del estándar del 2%. Ellos consideran que para todo el etileno que produjeron, la eficiencia de conversión de energía solar fue de alrededor del 4%, aproximadamente la misma tasa que la fotosíntesis. Sus hallazgos los publicaron en Cell Reports Physical Science el pasado viernes.
¿Qué pasa con las tecnologías anteriores?
Según el comunicado, los intentos anteriores de convertir el 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. Este proceso es llamado 'craqueo al vapor' y requiere enormes cantidades de calor. En estos casos, tan solo el 10% de las emisiones de CO2 normalmente se convierte en etileno. Además, para la purificación del etileno se requiere el empleo intensivo de energía que a menudo involucra combustibles fósiles.
El craqueo genera alrededor de 1,5 toneladas métricas de emisiones de carbono por tonelada de etileno creado. Según los expertos, los fabricantes producen alrededor de 160 millones de toneladas de etileno cada año, lo que genera más de 260 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono en todo el mundo.
El etileno se usa no solo para crear productos de plástico para las industrias de embalaje, agrícola y automotriz, sino también para producir productos químicos que se usan en anticongelantes, esterilizadores médicos y revestimientos de vinilo para casas. Entre los productos químicos fabricados en todo el mundo, la producción de etileno ocupa el tercer lugar en emisiones de carbono después del amoniaco y el cemento.