El innovador invento para convertir la contaminación en productos útiles: logra plásticos y combustible a gran escala

El dióxido de carbono (CO2) es el gas de efecto invernadero que más emiten las actividades del ser humano como el uso de combustibles fósiles en el tráfico o las diferentes industrias. Reducir este contaminante es imprescindible para frenar los efectos del cambio climático que ya se sienten en España con sequías y catástrofes como la vivida este mes de noviembre en Valencia y otras regiones. Parte de la solución estaría en capturar el CO2 ya existente y transformarlo en combustible o plásticos. 

El primer paso es la captura y almacenamiento de este gas. Proyectos de investigación han aportado diferentes metodologías y España empieza a acoger esta tecnología. En segundo lugar, esta el reciclaje del mismo en nuevos productos. Por ahora, se trata de una tecnología muy temprana, en su mayoría ligada aún al laboratorio. Sin embargo, un equipo del MIT ha estudiado una técnica para escalar el proceso y ponerlo al nivel de la fabricación de plásticos. 

Producir botellas, dispositivos electrónicos o cualquier objeto compuesto por plásticos podría ser una salida para reconvertir el CO2 de la atmósfera y los mares. Este es el objetivo último que se ha marcado este grupo de investigadores que ha diseñado un electrodo con el que es posible aumentar la eficiencia de las reacciones electroquímicas que convierten el dióxido de carbono en etinelo y otros productos.

Climeworks Omicrono

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Los resultados se han publicado en la revista Nature Communications a través de un artículo firmado por el estudiante de doctorado del MIT, Simon Rufer y el profesor de ingeniería mecánica Kripa Varanasi, entre otros tres investigadores. 

Fabricando ventanas

A la hora de convertir el CO2, el equipo se propuso conseguir etileno, una sustancia química que sirve para fabricar diversos plásticos y combustibles: un ejemplo son las ventanillas de los coches fabricadas por polietileno y recipientes y envases como los que contienen las especias suelen estar hechas de polietileno de baja intensidad.

El etinelo se consigue a día de hoy a partir del petroleo y su precio es de 1.000 dólares la tonelada. Aún así, este método también se puede aplicar en producir productos químicos de alto valor como el metano o el monóxido de carbono.

Botellas de plástico

El MIT reconoce que la tecnología para transformar este gas en algo más productivo ya existe, pero es necesario mejorarla para que sea rentable y se extienda a numerosos procesos. Por lo tanto, la meta última de este proyecto es demostrar que su invento puede sustituir en el futuro a la fabricación de etileno tradicional evitando tener que usar combustibles fósiles y liberando el aire de contaminación.

Para ello, los investigadores debían ampliar la muestra en tamaño, alejándose de las escalas habituales de los laboratorios. Según explica, sería necesario que los electrodos fueran 100 veces más grandes que las versiones de laboratorio.

Electrodos más grandes

El equipo de Varnasi produjo una lámina con un área diez veces mayor que las muestras de menos de 2,5 centímetros cuadrados que se suelen utilizar en investigaciones de conversión de carbono. Con esta lámina más grade se demostró la eficacia de la tecnología. Alcanzar este éxito no fue fácil. 

Rufer afirma que su sistema "es el primer electrodo basado en PTFE que ha superado la escala de laboratorio en el orden de los 5 centímetros o menos. Es el primer trabajo que ha avanzado a una escala mucho mayor y lo ha hecho sin sacrificar la eficiencia".

Imagen del electrodo tejido y gráficos de voltaje en Nature MIT Omicrono

Al poner a prueba electrodos de diferentes tamaños, descubrieron que la conductividad disminuía drásticamente según aumentaba el tamaño. Este es un problema clave, los electrodos deben ser buenos conductores para que la corriente que se impulsa en el proceso no se desperdicie a través del calentamiento de la resistencia. Si esta nueva tecnología capaz de reciclar el CO2 del aire consume demasiada energía, no terminará de despegar como alternativa a procesos actuales.

Además, los electrodos deben ser hidrofóbicos, es decir, repeler el agua para que la solución de electrolito a base de agua no se filtre e interfiera con las reacciones que tienen lugar en la superficie del electrodo. Por desgracia, ambas cualidades indispensables se contrarrestan: si se mejora la conductividad, se reduce la hidrofobicidad y viceversa, explica el MIT. Además, se producían más subproductos químicos no deseados junto al etanol.

NETenergy Omicrono

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La solución que encontró el equipo ante este conflicto fue la siguiente: utilizaron un material plástico, PTFE (esencialmente teflón), para reforzar las propiedades hidrofóbicas de los electrodos. Al mismo tiempo, la falta de conductividad del PTFE les obligó a los investigadores a tejer una serie de cables de cobre conductores a través de la delgada lámina de PTFE, como una superautopista eléctrica, la describen.

"Se puede coser este cable de cobre micrometrico en cualquier electrodo de difusión de gas que se desee, independientemente de la morfología o la química del catalizador. Por lo tanto, este método se puede utilizar para escalar el electrodo de cualquier persona", afirma Rufer..