Un nuevo material podría hacer mucho más fácil la captura de CO2. Es tan eficaz que rivaliza con los árboles en esta tarea. Su diseño se basa en una arquitectura química inédita.
Los investigadores de la Universidad de California han desarrollado este material, llamado COF-999. Su capacidad de adsorción de CO2 es excepcional, además de ser estable y duradero.
El nuevo material poroso que permite capturar el dióxido de carbono, llamado estructura orgánica covalente (COF), tiene canales hexagonales decorados con poliaminas que unen eficazmente las moléculas de dióxido de carbono (esferas azules y naranjas) a concentraciones presentes en el aire ambiente.
Imagen Chaoyang Zhao
El dióxido de carbono es uno de los principales responsables del calentamiento global. Aunque reducir las emisiones es fundamental, eliminar este gas directamente de la atmósfera se ha vuelto inevitable.
Los materiales convencionales utilizados para capturar el CO2, como los MOFs (Metal-Organic Frameworks), han demostrado ser prometedores. Sin embargo, su durabilidad es limitada después de varios ciclos de regeneración, lo que frena su eficacia industrial.
El COF-999, por su parte, está basado en enlaces covalentes sólidos (carbono-carbono y carbono-nitrógeno), lo que lo hace más robusto. Estos enlaces son conocidos por su gran resistencia térmica y química.
El material funciona atrapando el CO2 en sus poros. Puede capturar alrededor de 400 partes por millón de CO2 en menos de dos horas. Además, su regeneración requiere menos energía que otros materiales similares.
La inteligencia artificial podría mejorar aún más esta tecnología optimizando la estructura del COF-999. Eventualmente, este material podría ser utilizado a gran escala en fábricas de captura directa de CO2.
Aunque persisten las cuestiones económicas, el equipo de investigadores estima que este nuevo material podría ser un avance significativo en la lucha contra el cambio climático.
¿Qué es un Metal-Organic Framework (MOF)?
Un Metal-Organic Framework (MOF) es un material poroso híbrido constituido por nodos metálicos unidos por enlaces orgánicos. Esta estructura crea cavidades internas capaces de capturar y almacenar moléculas específicas, como el dióxido de carbono. Los MOFs son ampliamente utilizados debido a su gran superficie interna y su flexibilidad química.
Los MOFs son particularmente eficaces para la captura de gases gracias a su capacidad para adsorber moléculas en sus poros. Esto significa que los gases se adhieren a la superficie interna del material sin una reacción química importante.
¿Qué es un Covalent-Organic Framework (COF) y cómo ayuda a capturar el CO2?
Los Covalent-Organic Frameworks (COF) son estructuras cristalinas porosas formadas por enlaces fuertes entre átomos de carbono y nitrógeno. Estos enlaces les confieren una gran estabilidad química y térmica, esencial para resistir condiciones extremas como la humedad o el calor.
Su estructura interna está diseñada para maximizar la superficie disponible para absorber gases. En el caso del COF-999, los poros están revestidos de aminas, compuestos que interactúan específicamente con el CO2, permitiendo capturar eficazmente este gas en el aire ambiental.
En comparación con otros materiales de captura, un COF tiene la ventaja de requerir menos energía para la regeneración y ofrece una mayor durabilidad. Esto lo convierte en un candidato prometedor para aplicaciones industriales a gran escala en la lucha contra el cambio climático.
La estructura cristalina de los COF ofrece una disposición regular de poros microscópicos, maximizando así la superficie disponible para la adsorción de gases como el CO2. Esta arquitectura precisa permite una captura más eficaz y selectiva del dióxido de carbono.
Al controlar el tamaño y la forma de los poros en los COF, es posible optimizarlos para aplicaciones específicas, como la captura de CO2 del aire. Esto lo convierte en un material flexible y adaptable, ideal para diversas condiciones industriales.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Nature