Un equip del Departament d’Enginyeria Química del MIT desenvolupa un procediment de captura directa de CO2 atmosfèric, independentment de la seva concentració, mitjançant la utilització de plaques electroquímiques. A diferència d’altres tècniques de captura, com les que us vam explicar per exemple als butlletins núm. 18 i núm. 24, el nou procés proposat és segons el MIT relativament econòmic i de baix consum energètic.
Captura carbònica en condicions ambientals normals
Això és el que diu haver aconseguit un equip d’investigadors del Departament d’Enginyeria Química del Massachusetts Institute of Technology (MIT), que el passat mes d’octubre va publicar a Energy & Environmental Science els seus treballs. Aquests han consistit a crear i assajar un nou sistema de captura del CO2 ambiental, flexible, fàcilment escalable i econòmic, de disseny relativament simple, i que permet la captura del diòxid de carboni en condicions ambientals normals, sense que calgui aplicar-hi condicions específiques de temperatura, de pressió, o químiques. A més, segons assegura l’equip, el nou sistema permet la captura del CO2 en qualsevol concentració, des de les que se’n poden trobar a les xemeneies de les centrals tèrmiques fins a les aproximadament 400 parts per milió que se’n troben a l’atmosfera actualment en condicions habituals. Val a dir que en l’experimentació del MIT les concentracions amb què s’ha treballat han estat d’entre el 0,6% (6.000 ppm) i el 10%.
La tècnica desenvolupada pel MIT es basa a fer circular el flux d’aire, o de qualsevol altre gas, a través d’un apilament de plaques carregades electroquímicament. L’aparell és bàsicament una bateria que, mentre es carrega, absorbeix el CO2 del gas a tractar que passa prop dels seus elèctrodes, i que el torna a alliberar en forma concentrada i pura durant la fase de descàrrega. L’operació teòrica de l’aparell, en suma, consistiria simplement a anar alternant cicles de càrrega i descàrrega i doncs, captura i alliberament de CO2.
Imatge de la cambra emprada per als assajos, segellada, amb sensors de pressió per fer el seguiment dels canvis en aquesta magnitud subsegüents a l’adsorció o desorció del CO2 en la càrrega o descàrrega de la bateria, respectivament; s’hi veu també l’interior de la cambra, amb el receptacle aïllant i sense ell; i les diferents capes de la cèl·lula electroquímica de l’interior de la cambra'(© Massachusetts Institute of Technology)
Més detalladament, tot el procediment es basa en l’afinitat de la poliantraquinona (un compòsit de nanotubs de carboni) envers el CO2: aquesta afinitat és de natura binària, en el sentit que o bé hi és en grau màxim, o bé no n’hi ha en absolut, tot en funció de l’estat de la bateria, en càrrega o descàrrega: en la fase de càrrega té lloc a la superfície de cada apilament de plaques una reacció immediata entre la poliantraquinona i el CO2 (per més baixa que en sigui la concentració), mentre que en la fase de descàrrega, en què la bateria a més proporciona part de l’energia necessària per sostenir tot el procediment, un flux de diòxid de carboni pur és expulsat al 100% de les plaques recobertes de poliantraquinona, arrossegat per qualsevol gas que es faci circular pel sistema durant aquesta fase. La destinació del CO2 expulsat pot ser la fabricació de begudes carbòniques, el manteniment d’hivernacles, la producció de combustibles o la compressió del gas per dipositar-lo sota terra, en confinament a llarg termini.
Secció de l’apilament de plaques, per la meitat (les dues cares de l’apilament són actives en realitat). L’elèctrode interior, que conté ferrocè, és la font i embornal d’electrons en la reducció i l’oxidació, respectivament, de la poliantraquinona (© Massachusetts Institute of Technology)
Com s’ha apuntat abans, el procés es verifica a temperatures i pressions ambientals normals, i sense ulterior catalitzador de cap mena, cosa que en fa un sistema més econòmic que altres mètodes de captura carbònica que es basen en la diferència de temperatures o de pressions, o en la introducció de diversos procediments químics intermedis. De la seva banda, els elèctrodes necessaris poden ser fabricats amb els procediments estàndard en aquesta mena de components i a escales industrials, segons opina l’equip, i això en permetria un preu baix, de l’ordre d’algunes desenes de dòlars per metre quadrat.
El procediment també és eficient en termes energètics: el MIT assegura que la captura d’una tona de diòxid de carboni amb el seu nou sistema comporta un consum d’1 GJ; per posar-ho en perspectiva, altres tecnologies de captura de CO2 poden necessitar entre aquesta mateixa quantitat i 10 GJ/tCO2, en funció de la concentració de diòxid.
Pel que fa a la durabilitat, el sistema ha estat capaç d’aguantar, en laboratori, set mil cicles complets de càrrega i descàrrega amb una pèrdua de menys del 30% de l’eficiència. A més, els investigadors del MIT creuen que no els serà difícil d’augmentar la durabilitat fins que assoleixi entre vint mil i cinquanta mil cicles complets sense pèrdues greus d’eficiència.
L’equip del MIT ha muntat una companyia, anomenada Verdox, per comercialitzar el nu procediment, i aspira a poder bastir una planta pilot de captura carbònica en els propers anys.
Autors
Redactat per: Alfonso Martínez Jaume
Per saber-ne més: Energy & Environmental Science
