Sintetizan
en la UNAM
Cerámicos
con alta eficiencia en la captura de gases de efecto invernadero
Se
desarrollan membranas para atrapar el CO2 que emiten las industrias y
se trabaja en su eventual transformación en productos con valor
agregado
México
/ Notiocho / UNAM
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.
Productos
con valor agregado
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.
Temperatura
elevada
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.
Quimisorción
vs. adsorción
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”.
Muy
prometedor
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.
Plazo
de cuatro años
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.
