Una empresa japonesa adelanta el futuro: los costes de la energía se reducirán con este método

La desorción es el proceso por el que una sustancia previamente adsorbida se libera de una superficie. El fenómeno generalmente ocurre cuando una molécula gana suficiente energía para superar a la energía del límite que previamente la había mantenido unida a la superficie. Existen distintos tipos de desorción según el mecanismo que impulsa a las moléculas a escapar, pero los más comunes son la térmica, la despresurizada, la reductora/oxidativa, la estimulada por electrones y la infrarroja.

Cuando se trata de liberar el dióxido de carbono, la mayoría de los sistemas existentes requieren altas temperaturas, a menudo superiores a 100 º C, lo que hace que el proceso sea tan costoso como energéticamente exigente. Esta es una de las principales razones por las que las tecnologías de captura de carbono no se han generalizado, a pesar de que existen desde hace décadas.

Por suerte, un grupo de investigadores japoneses ha desarrollado un nuevo material a base de carbono que es capaz de liberar el dióxido de carbono capturado a temperaturas mucho más bajas, lo que, en teoría, debería reducir el coste de la captura de carbono. Este nuevo material se llama viciazita, y es capaz de liberar la mayor parte del CO2 capturado a temperaturas inferiores a 60 ºC.

Los nuevos materiales podrían utilizarse también para adsorción de metales y la catálisis

La investigación fue liderara por científicos de la Universidad de Chiba, quienes desarrollaron tres tipos de estos materiales controlando cuidadosamente cómo se disponen los átomos de nitrógeno dentro de la estructura de carbono. Su innovador enfoque permite crear materiales donde los grupos que contienen nitrógeno se colocan uno al lado del otro siguiendo patrones específicos, mejorando la formar en que el material captura y libera CO2. Antes, en la mayoría de los casos, los grupos químicos que se unen al CO2 se distribuían aleatoriamente, volviéndose impredecibles.

Para fabricar estos materiales, los investigadores emplearon un proceso de varias etapas que incluía un tratamiento a alta temperatura y una modificación química. El resultado fueron tres versiones diferentes, cada una con una configuración de nitrógeno distinta. Las pruebas de rendimiento demostraron que dos de estas versiones capturaban el CO2 con mayor eficacia que los materiales de carbono estándar. Una de ellas destacó la desorción, liberando la mayor parte del gas a temperaturas más bajas.

Yasuhiro Yamada dijo que "la evaluación del rendimiento reveló que, en los materiales de carbono don de introducen grupos NH2 de forma adyacente, la mayor parte del CO2 adsorbido se desorbe a temperaturas inferiores a 60 ºC". El estudio, publicado en la revista Carbon, reveló también que las diferentes configuraciones de nitrógeno afectan la durabilidad. Mientras que un material tuvo un mejor desempeño a bajas temperaturas, otro mostró una mayor estabilidad a largo plazo debido a su estructura química.

Nuestra motivación es contribuir a la sociedad del futuro y utilizar nuestros materiales de carbono de reciente desarrollo con estructuras controladas

Además de la captura de carbono, los investigadores sugieren que estos materiales podrían utilizarse en otras aplicaciones, como la adsorción de metales y la catálisis, debido a sus propiedades superficiales ajustables. El estudio ofrece una nueva dirección para el diseño de materiales de captura de carbono más eficientes al demostrar que estas configuraciones de nitrógeno se pueden construir de forma controlada y reproducible.