El dióxido de carbono (CO2) es el mayor contribuyente a las emisiones de gases de efecto invernadero. Unas emisiones que son responsables del calentamiento global y del cambio climático. Por eso, capturar el CO2 sería una de las soluciones para reducir su concentración en la atmósfera.
Sin embargo, combinar este proceso con su recuperación y transformación en productos de valor agregado es altamente complejo. De hecho, requiere una interacción equilibrada entre este elemento y los adsorbentes, que permiten su captura y conversión en productos de valor añadido.
“El gran problema y la gran dificultad de este método es que el CO2 del aire se encuentra en una concentración muy baja, del 0,04%”, afirma Marcileia Zanatta, investigadora de la Universitat Jaume I (UJI), en Castellón.
Eso ocasiona que la reacción de captura sea muy lenta y que la de conversión, para transformarlo en otro producto, necesite unas condiciones muy drásticas. Sin embargo, un equipo investigador de la UJI ha demostrado ahora una nueva metodología para lograrlo.
Se trata de un sistema que integra la captura directa de CO2 con su conversión eficiente y selectiva en carbonatos cíclicos. Lo hace sin utilizar epóxidos como sustratos. Y es que la sustitución de los epóxidos es valiosa desde el punto de vista de la seguridad, ya que tienen un potencial explosivo.
Así, el sistema emplea sales orgánicas comerciales, que son de bajo coste y libres de metales. Además, se emplean moderadas condiciones de reacción: a temperatura ambiente o hasta 40 grados. Eso, junto a la variedad de sustratos utilizados, demuestran la versatilidad de la metodología propuesta.
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Reducen los tiempos: de 40 a 16 horas
En el sistema desarrollado en la universidad pública de Castellón consigue capturarlo a una velocidad más rápida. En concreto, la literatura científica, cifra este periodo de tiempo en unas 40 horas. “Nosotros lo hemos conseguido en 16 horas”, destaca la Zanatta.
El desarrollo de un solo material que combine capacidades catalíticas y de sorción es muy atractivo, pero complejo. Permitiría trabajar simultáneamente tanto en la captura como en la conversión. Así, en este caso, se ha demostrado un proceso secuencial que lo permite. Primero, se captura el CO2 en forma de bicarbonato. Posteriormente, se transforma en carbonatos cíclicos.
Sencillez, bajo coste y eficacia
La sencillez y el bajo coste asociado a la captura de CO2, combinadas con la eficacia en la transformación, abren la puerta a una amplia gama de metodologías de captura directa de aire y los procesos de conversión (DACC).
El empleo de sustratos a base de biomasa (más económicos también que los epóxidos), dióxido de carbono procedente directamente del aire y un adsorbente barato y comercialmente disponible. “Esta metodología en muy ventajosa y atractiva para desarrollar rutas químicas de sintéticos sostenibles para generar carbonatos cíclicos”, comenta el investigador Víctor Sans.
Sostenible y de economía circular
“Representa una aproximación sostenible y de economía circular para la captura y valorización de los gases de efecto invernadero», añade el investigador. «Ha sido un desafío científico conseguir capturar y transformar el dióxido de carbono con un sistema único, pero hemos conseguido crear un puente que une ambas cosas”, añade.
La producción de carbonatos cíclicos a partir de CO2 es muy interesante desde el punto de vista de la sostenibilidad. Y es que presenta una eficiencia atómica completa. Es decir, que se consigue que el producto final incorpore todos los materiales involucrados en el proceso, sin crear subproductos.
Los carbonatos cíclicos
Los carbonatos cíclicos son productos químicos industriales importantes que tienen diversas aplicaciones: disolventes ecológicos, baterías de iones de litio, pinturas y revestimientos, resinas, precursores de materiales poliméricos y procesado de polímeros en química fina.
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Proyecto Marie Sklodowska Curie
El equipo investigador integrado por Marcileia Zanatta y Víctor Sans, del Instituto Universitario de Materiales Avanzados, y Eduardo García-Verdugo, responsable del Grupo de Química Sostenible y Supramolecular, ha publicado un artículo explicativo en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering. El trabajo se encuadra dentro de un proyecto Marie Sklodowska Curie del programa europeo H2020 desarrollado en la Universitat Jaume I de Castellón.
