La amenaza del calentamiento global persiste, poniendo en peligro tanto a la sociedad humana como a los sistemas ecológicos. El dióxido de carbono es el principal contribuyente a los gases de efecto invernadero responsables del cambio climático. Para combatirlo y lograr la neutralidad de carbono, investigadores han desarrollado un sistema de electrorreducción para reducir la huella de carbono. Este dispositivo convertirá eficazmente el CO2 en etileno para usos industriales.
Investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong (PolyU) han creado un sistema duradero, excepcionalmente inteligente y energéticamente eficiente para la electroreducción de dióxido de carbono (CO2). Este sistema transforma eficientemente el CO2 en etileno para uso industrial, ofreciendo una solución eficaz para la reducción de las emisiones de CO2. El proyecto de PolyU destaca por su notable colaboración, que reúne a investigadores de la Universidad de Oxford , el Centro Nacional de Investigación de Radiación Sincrotrón de Taiwán y la Universidad de Jiangsu.
Bajo la dirección del Prof. Daniel Lau, el equipo de investigación ha iniciado el enfoque electrocatalítico de reducción de CO2. El Prof. Lau es un reconocido experto en nanomateriales y jefe del Departamento de Física Aplicada. Al aprovechar la electricidad sostenible, pueden transformar eficazmente el dióxido de carbono en etileno. Esto ofrece un método significativamente más ecológico y estable para la producción de etileno. Esta tecnología está prácticamente lista para su producción en masa. Tiene el potencial de revolucionar la industria al cerrar el ciclo del carbono y lograr la neutralidad de carbono.
“Trabajaremos en mejoras adicionales para optimizar la selectividad del producto y buscaremos oportunidades de colaboración con la industria. Es evidente que este diseño de celda APMA sienta las bases para una transición hacia la producción ecológica de etileno y otros productos químicos valiosos, y puede contribuir a reducir las emisiones de carbono y alcanzar el objetivo de la neutralidad de carbono”, afirmó el profesor Daniel Lau.
El etileno (C2H4) es un producto químico muy demandado a nivel mundial, empleado principalmente en la producción de polímeros como el polietileno. Estos polímeros constituyen la base de numerosos productos plásticos y de fibra química esenciales para nuestra vida diaria. Sin embargo, dado que se obtiene principalmente de la petroquímica, su producción genera una gran huella de carbono .
Sobre el proceso
El innovador método del profesor Lau elimina la necesidad de electrolitos de metales alcalinos al utilizar agua pura como anolito libre de metales. Esto previene además la formación de carbonatos y la deposición de sales. El sistema APMA consta de lo siguiente:
- Una membrana de intercambio aniónico (AEM)
- Una membrana de intercambio de protones (PEM)
- Ensamblaje de membrana resultante (MA)
Se desarrolló con éxito una pila de celdas sin metales alcalinos, compuesta por APMA y un electrocatalizador de cobre, para producir etileno con una notable especificidad del 50 % . Además, demostró una impresionante vida útil de más de 1,000 horas a una corriente industrial de 10 A, lo que representa un avance sustancial en comparación con los sistemas existentes y permite una fácil expansión a escala industrial.
Investigadores desarrollaron un sistema de electroreducción de alta eficiencia para reducir la huella de carbono , que incluye un elemento crucial: un electrocatalizador especializado. El cobre es conocido por su capacidad para catalizar diversas reacciones en la industria química. Sin embargo, el catalizador utilizado por el equipo de investigación posee varias características destacables.
Las innumerables esferas de cobre a escala nanométrica poseen superficies con texturas intrincadas, compuestas por escalones, fallas de apilamiento y límites de grano. Estos defectos, a diferencia de una estructura metálica ideal, crean un entorno favorable para el desarrollo de la reacción.
Otros logros
Pruebas adicionales revelaron que se logró suprimir eficazmente la formación de carbonatos y sales. Además, no se perdió ni CO2 ni electrolitos durante el proceso. Esto es importante porque en procesos anteriores, se perdían algunos electrolitos por difusión de iones de metales alcalinos desde el anolito. Esto ocurría porque se utilizaban membranas bipolares en lugar de APMA. Asimismo, se redujo significativamente el problema de que la producción de hidrógeno superara a la de etileno . Este problema afectaba gravemente a los sistemas anteriores que operaban en entornos catódicos ácidos.
Dado que los investigadores han desarrollado un sistema de electrorreducción para reducir la huella de carbono, se espera que su producción a gran escala comience pronto. Según los investigadores, esto permitirá controlar las emisiones industriales de forma más eficaz.
Fuente : PolyU desarrolla un sistema de electroreducción de dióxido de carbono de alta eficiencia.
