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Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Nueva Gales del Sur ha descubierto que las suspensiones de metal líquido de galio -un metal blando de color blanco plateado que es sólido a temperatura ambiente, pero que puede fundirse en la palma de la mano (tiene un punto de fusión bajo de 29,76 grados Celsius, u 85,57 grados Fahrenheit)- pueden convertir el dióxido de carbono (CO₂) en productos sólidos carbonosos y en oxígeno (O2) a una temperatura casi ambiente.
"Vemos aplicaciones industriales muy fuertes en lo que respecta a la descarbonización", afirma la primera autora, Junma Tang, investigadora de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Nueva Gales del Sur.
"Esta tecnología ofrece un proceso sin precedentes para capturar y convertir el dióxido de carbono a un coste excepcionalmente competitivo".
"Las aplicaciones podrían ser en los coches para convertir los gases de escape contaminantes, o incluso a una escala mucho mayor en los centros industriales, donde las emisiones de dióxido de carbono podrían capturarse y procesarse inmediatamente con esta tecnología".
"Ya hemos escalado este sistema hasta unas dimensiones de 2,5 litros, que pueden tratar alrededor de 0,1 litros de dióxido de carbono por minuto".
"Y hemos probado que funciona continuamente durante todo un mes y la eficiencia del sistema no se degradó".
El proceso disuelve el gas de dióxido de carbono capturado en un disolvente alrededor de nanopartículas de galio. El reactor también contiene varillas de plata sólidas de tamaño nanométrico que son la clave para generar las reacciones triboelectroquímicas que tienen lugar una vez que se introduce energía mecánica (por ejemplo, agitación/mezcla).
La reacción triboelectroquímica se produce en las interfaces sólido-líquido debido a la fricción entre las dos superficies, creándose también un campo eléctrico que desencadena una reacción química.
Las reacciones descomponen el dióxido de carbono en gas oxígeno, así como en láminas de carbono que "flotan" en la superficie del recipiente debido a las diferencias de densidad y, por tanto, pueden extraerse fácilmente.
Los científicos obtuvieron un 92% de eficiencia con una energía de entrada notablemente baja, de 230 kWh, para la captura y conversión de una tonelada de dióxido de carbono.
Calculan que esto equivale a un coste de unos 100 dólares por tonelada de dióxido de carbono.
"Se trata de un proceso muy ecológico que, además, produce una lámina carbonosa de gran valor que puede venderse y utilizarse para fabricar electrodos en baterías o materiales de fibra de carbono que se emplean en productos de alto rendimiento como aviones, coches de carreras y vehículos de lujo", explica Paul Butler, director de LM Plus.
"En lo que estamos trabajando ahora es en recaudar fondos para construir una prueba de concepto de mayor tamaño para que este sistema funcione dentro de un contenedor de 12 m (40 pies) que, en última instancia, podría ayudar a los centros industriales a capturar inmediatamente cualquier emisión de dióxido de carbono y convertirla".
Fuentes, créditos y referencias:
Junma Tang et al, Liquid metal‐enabled Mechanical energy‐induced CO2 Conversion, Advanced Materials (2021). DOI: 10.1002/adma.202105789
Imagen: El galio líquido convierte el dióxido de carbono en oxígeno y en un producto de carbono sólido de gran valor. Crédito de la imagen: Tang et al.