Fecha y Hora

Miami, Florida USA:
Hora:

 

Captura y conversión eficiente de CO2. Producción escalable de MOF-525 abre el camino.

 

Investigadores de la Universidad de Virginia han logrado un avance significativo al hacer que un material prometedor para la captura de carbono, el MOF-525, sea práctico para aplicaciones a gran escala. Este avance abre el camino para la captura y conversión eficiente del dióxido de carbono (CO2) en químicos valiosos, ofreciendo importantes beneficios ambientales y energéticos.

La clave de este logro radica en un método de fabricación escalable llamado corte por solvente. Esta técnica permite la creación de películas MOF-525 de gran superficie, mejorando significativamente su eficacia en la captura y transformación del CO2. La investigación fue dirigida por Gaurav “Gino” Giri, profesor asistente de ingeniería química en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Virginia. Sus hallazgos fueron publicados en ACS Applied Materials & Interfaces.

El MOF-525 pertenece a una clase de materiales conocidos como marcos metal-orgánicos (MOF). Estos materiales poseen estructuras cristalinas ultraporosas con una vasta superficie interna. Esta intrincada red actúa como una esponja, atrapando eficazmente diversos compuestos químicos, incluido el CO2.

La capacidad de crear membranas MOF de gran superficie abre puertas a nuevas aplicaciones. Como explica Giri, "Si se puede lograr que estos MOF cubran grandes áreas, entonces son posibles nuevas aplicaciones, como crear una membrana para la captura de carbono y la conversión electrocatalítica en un solo sistema".

La conversión electrocatalítica ofrece un enfoque innovador. Utiliza fuentes de energía renovable para sintetizar directamente productos químicos, eliminando la necesidad de combustibles fósiles, un importante contribuyente al cambio climático.

Descubriendo el potencial de los MOF
La eficacia de los MOF en la captura de CO2 se deriva de su estructura única. La vasta superficie interna les permite atrapar grandes cantidades de moléculas de CO2 dentro de sus poros. Además, los MOF se pueden diseñar para capturar moléculas específicas, haciéndolos altamente selectivos para la captura de CO2.

El equipo de Giri reconoció el potencial del corte por solvente para la producción escalable de MOF. Esta técnica consiste en mezclar los componentes del MOF en una solución y extenderla sobre un sustrato utilizando una cuchilla de corte. A medida que la solución se evapora, se forman enlaces químicos, creando una fina película de MOF sobre el sustrato. Este método permite la creación de membranas MOF grandes y continuas, ideales para aplicaciones de captura y conversión de carbono.

Escalando para el impacto

El tamaño de la membrana MOF impacta directamente en su efectividad. "Cuanto más grande sea la membrana, más superficie tendrá para la reacción y más producto se podrá obtener", explica Prince Verma, un doctorado reciente graduado del laboratorio de Giri. "Con este proceso, se puede aumentar el ancho de la cuchilla de corte al tamaño que se necesite".

Uno de los principales desafíos de la captura de carbono es la falta de incentivos económicos. El CO2 capturado a menudo se almacena bajo tierra con un valor comercial mínimo. Sin embargo, el MOF-525 ofrece una solución. Con un mínimo aporte de energía, puede convertir el CO2 en monóxido de carbono mediante electrocatálisis. El monóxido de carbono es una materia prima industrial valiosa utilizada en la producción de combustibles, productos farmacéuticos y otros productos.

Esta investigación se alinea perfectamente con el compromiso de la Universidad de Virginia con las soluciones de energía verde. La universidad ha invertido fuertemente en investigación de catálisis, reconociendo su importancia en el desarrollo de tecnologías energéticas sostenibles. Para mejorar aún más el proyecto, Giri colaboró con el profesor asociado de química de la UVA, Charles W. Machan.
"Los materiales del laboratorio de Gino nos ayudan a comprender cómo habilitar nuevas tecnologías escalables para la captura y conversión, que necesitaremos para abordar los desafíos ambientales que plantean las concentraciones actuales de dióxido de carbono en la atmósfera y la tasa de emisiones", dijo Machan.
Esta investigación pionera es muy prometedora para abordar el cambio climático al capturar y convertir de manera eficiente el CO2 en recursos valiosos. La escalabilidad del método de producción de MOF-525 abre el camino para la implementación a gran escala, ofreciendo un paso significativo hacia un futuro más limpio y sostenible.


Sources
knowridge.com/2024/06/scientists-develop-scalable-method-for-wonder-material-to-capture-and-convert-carbon-dioxide/