Resumen gráfico. Crédito: ACS ES&T Engineering (2025). Doi: 10.1021/acsestengg.5c00276
El proceso de limpieza del agua que fluye por nuestros desagües y baños puede elevar drásticamente los niveles de dióxido de carbono en las vías fluviales cercanas. Dos científicos de la Universidad Johns Hopkins han encontrado una forma innovadora de reducir los niveles de este gas de efecto invernadero común al ejecutar el efluente de las aguas residuales a través de un proceso que utiliza una corriente eléctrica para desencadenar reacciones químicas.
Esta primera demostración de eliminación electroquímica de CO2 de aguas residuales tratadas, publicada en el American Chemical Society ES&T EngineeringMarca un gran paso adelante en la descarbonización de la infraestructura de agua.
Solo en los Estados Unidos, más de 16,000 plantas tratan 22.5 mil millones de galones de aguas residuales diarias. Los investigadores dicen que la adopción generalizada de este método podría evitar hasta 12 millones de toneladas métricas de emisiones de CO2 por año, aproximadamente el 28% de las emisiones totales del sector.
“Necesitamos eliminar los gases de efecto invernadero de la atmósfera, y el más fácil de eliminar es CO2 porque está más concentrado”, dice el coautor Ruggero Rossi, profesor asistente en el Departamento de Salud e Ingeniería Ambiental, que es compartida por la Escuela de Salud Pública de Bloomberg y la Escuela de Ingeniería Whiting.
“La gente dice: ‘Construyamos una planta que captura el CO2 del aire. Construyamos plantas que capturen el CO2 del océano’. Pero no hay infraestructura para eso en este momento.
Capturar carbono con electricidad
Para abordar este problema, Rossi y el coautor Nakyeong Yun, un estudiante graduado en geografía e ingeniería ambiental, desarrollaron y probaron una célula electroquímica, esencialmente un dispositivo que usa electricidad para cambiar la acidez o los niveles de pH, del agua.
La célula se colocó al final del ciclo de tratamiento del agua, en el punto donde el agua se liberó al medio ambiente. El objetivo era capturar carbono antes de que escapara a la atmósfera.
La celda funciona creando un gradiente de pH dentro del agua a medida que fluye. Este cambio químico transforma los iones de bicarbonato, una forma de carbono disuelto presente naturalmente en el agua, en dos formas cauturables: gas CO2 y carbonatos sólidos como el carbonato de calcio, un compuesto estable y calcáreo. Ambas formas se pueden eliminar y secuestrar.
Los investigadores probaron este método utilizando muestras de aguas residuales de cuatro plantas de tratamiento en los Estados Unidos, cada una con diferentes composiciones de química del agua.
Una estrategia de primera especie
Los miembros del equipo identificaron factores clave como la conductividad y el contenido de carbono disuelto que afectan el rendimiento y optimizaron el sistema para trabajar con aguas residuales del mundo real.
También mostraron que con solo unos pocos ajustes, como ajustar la velocidad de flujo o el espacio de electrodos, el rendimiento podría mejorarse mientras se mantiene bajo el uso de energía.
Más de 50 horas de operación continua demostraron que el sistema era estable, aunque requirió una limpieza ocasional para evitar una acumulación sólida dentro de la celda.
“Al ajustar el sistema, pudimos capturar más del 57% del carbono inorgánico disuelto, principalmente como gas en el ánodo y en parte como carbonato sólido en el cátodo”, dijo Rossi.
“Logramos esto con demandas de energía tan bajas como 3.4 kilovatios-horas por kilogramo de CO2, poniendo nuestro enfoque a la par o incluso por delante de muchas tecnologías actuales de captura de carbono para el agua del aire o el océano”.
Permanecer en carbono negativo requiere renovaciones
Rossi y Yun reconocen que debido a que la geografía, las temporadas e incluso la hora del día pueden cambiar la composición de las aguas residuales no tratadas, las células de captura de carbono no son una solución única para todos. Además, dado que las células consumen energía durante la operación, deben ser alimentadas por fuentes de energía renovables para lograr una reducción neta de las emisiones de carbono.
Aún así, los investigadores creen que si se demuestra a escalas más grandes, su enfoque podría convertirse en una adición rentable y práctica a las estrategias globales de eliminación de carbono, ayudando a las ciudades a reducir sus huellas ambientales sin revisar su infraestructura de agua existente.
“Este estudio de prueba de concepto muestra el potencial de las instalaciones de recuperación de agua para contribuir a un mejor entorno”, dijo Rossi, “no solo limpiando los contaminantes de las corrientes de desechos, sino también eliminar los gases de efecto invernadero”.
Más información: Nakyeong Yun et al, explorando el uso de agua tratada en las instalaciones de recuperación de agua para la captura y el secuestro de dióxido de carbono, ACS ES&T Engineering (2025). Dos: 10.1021/acsestengg.5c00276
Proporcionado por la Universidad Johns Hopkins
Cita: El nuevo proceso electroquímico captura el carbono de las aguas residuales tratadas antes del lanzamiento (2025, 24 de julio) Recuperado el 24 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-electroquímicos-captures-carbon-wtewater.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
