Crédito: Chem (2025). Doi: 10.1016/j.chempr.2025.102583
Los métodos actuales para capturar y liberar carbono son caros, por lo que la intensiva de energía a menudo requieren, contraproductivamente, el uso de combustibles fósiles. Inspirándose en las plantas, los investigadores de Cornell han reunido un proceso químico que puede alimentar la captura de carbono con una fuente de energía abundante, limpia y libre: luz solar.
La investigación podría mejorar enormemente los métodos actuales de captura de carbono, una estrategia esencial en la lucha contra el calentamiento global, al reducir los costos y las emisiones netas.
En el estudio, publicado en Chem, los investigadores encontraron que pueden separar el dióxido de carbono de las fuentes industriales imitando los mecanismos que las plantas usan para almacenar carbono, utilizando la luz solar para hacer que una molécula de enol estable sea lo suficientemente reactiva como para “agarrar” el carbono.
También usaron la luz solar para impulsar una reacción adicional que luego puede liberar el dióxido de carbono para el almacenamiento o la reutilización. Es el primer sistema de separación con luz ligera tanto para captura de carbono como para liberación. Estudiante graduado Bayu Ahmad, MS ’23, es el primer autor.
“Desde el punto de vista de la química, esto es totalmente diferente de lo que cualquier otra persona está haciendo en la captura de carbono”, dijo el autor principal Phillip Milner, profesor asociado de química y biología química en la Facultad de Artes y Ciencias. “Todo el mecanismo fue idea de Bayu, y cuando originalmente me lo mostró, pensé que nunca funcionaría. Funciona totalmente”.
El dióxido de carbono es difícil de capturar porque es inerte, dijo Milner, lo que ha llevado a los investigadores y a la industria a aminas, compuestos organizados y derivados de amoníaco que contienen nitrógeno, que reaccionan selectivamente con dióxido de carbono y pueden sacarlo de mezclas de muchos compuestos. Pero las aminas no son estables en presencia de oxígeno y no duran, lo que requiere la producción intensiva de energía de más y más aminas.
“Desde el principio, nuestro laboratorio ha tratado de pensar en cómo podemos usar nuestra intuición como químicos para encontrar vías alternativas para la captura de dióxido de carbono”, dijo Milner. “Básicamente tenemos un lema de ‘cualquier cosa menos aminas'”.
La reacción de captura de carbono utiliza el mismo mecanismo que la enzima Rubisco, crucial para la fotosíntesis, usa para fijar el carbono en las plantas. Para liberar el carbono, los investigadores cambiaron el pH para permitir la descarboxilación, o la eliminación de un grupo carboxilo. Utilizaron un sorbente de bajo costo, 2-metilbenzofenona, y descubrieron que la tasa de captura de carbono en el nuevo sistema era igual o mejor que otras tecnologías impulsadas por la luz. El sistema tampoco requirió enfriamiento adicional entre los pasos de liberación y captura, una limitación importante de otros métodos de captura y liberación de carbono.
Los investigadores probaron el sistema utilizando muestras de combustión de la construcción combinada de calor y energía de Cornell, una planta de energía en el campus que quema el gas natural, y descubrió que tuvo éxito en aislar el dióxido de carbono. Milner dijo que este paso fue significativo, ya que muchos métodos prometedores para la captura de carbono en el laboratorio fallan cuando se enfrentan a muestras del mundo real con contaminantes traza.
Milner y su equipo imaginan organizar la reacción en lo que parece un panel solar, pero uno que capturaría el carbono en lugar de generar electricidad. Como becario inaugural de Semlitz Family Sostenity en el Centro de Sostenibilidad de Cornell Atkinson, Ahmad está trabajando con socios en el Cornell SC Johnson College of Business para explorar la comercialización.
“Realmente nos gustaría llegar al punto en que podamos eliminar el dióxido de carbono del aire, porque creo que es el más práctico”, dijo Milner. “Te imaginas al entrar en el desierto, coloca estos paneles que están chupando dióxido de carbono del aire y convirtiéndolo en dióxido de carbono de alta presión pura. Luego podríamos ponerlo en una tubería o convertirlo en algo en el sitio”.
El laboratorio de Milner también está explorando cómo el sistema de luz ligera podría aplicarse a otros gases, ya que la separación impulsa el 15% del uso de energía global.
“Hay muchas oportunidades para reducir el consumo de energía mediante el uso de la luz para conducir estas separaciones en lugar de la electricidad”, dijo Milner.
Milner es parte de un esfuerzo por hacer muestras de combustiones de la construcción combinada de calor y energía de Cornell disponible para investigadores y startups que estudian la captura de carbono en Cornell y más allá.
“Obtener gases de combustión real de la industria es realmente difícil, porque las empresas no quieren que las personas sepan lo que sale de sus centrales eléctricas”, dijo Milner. “Pero Cornell no es una empresa, por lo que esto es algo único que podemos ofrecer y que esperamos estar operativo en el próximo año”.
Más información: Bayu Iz Ahmad et al, un enfoque totalmente impulsado por la luz para separar el dióxido de carbono de las corrientes de emisión, Chem (2025). Doi: 10.1016/j.chempr.2025.102583
Información en la revista: Chem proporcionada por la Universidad de Cornell
Cita: el sistema con luz solar imita las plantas para alimentar la captura de carbono (2025, 12 de mayo) Recuperado el 12 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-sunlight-mimics-power-carbon.html
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