Un equip del Departament d'Enginyeria Química del MIT desenvolupa un procediment de captura directa de CO 2 atmosfèric, independentment de la seva concentració, mitjançant la utilització de plaques electroquímiques.
A diferència d'altres tècniques de captura, com les que us vam explicar per exemple als butlletins núm. 18 i núm. 24, el nou procés proposat és segons el MIT relativament econòmic i de baix consum energètic.
Això és el que diu haver aconseguit un equip d'investigadors del Departament d'Enginyeria Química del Massachusetts Institute of Technology (MIT), que el passat mes d'octubre va publicar a Energy & Environmental Science els seus treballs.
Aquests han consistit a crear i assajar un nou sistema de captura del CO 2 ambiental, flexible, fàcilment escalable i econòmic, de disseny relativament simple, i que permet la captura del diòxid de carboni en condicions ambientals normals, sense que calgui aplicar-hi condicions específiques de temperatura, de pressió, o químiques.
A més, segons assegura l'equip, el nou sistema permet la captura del CO 2 en qualsevol concentració, des de les que se'n poden trobar a les xemeneies de les centrals tèrmiques fins a les aproximadament 400 parts per milió que se'n troben a l'atmosfera actualment en condicions habituals.
Val a dir que en l'experimentació del MIT les concentracions amb què s'ha treballat han estat d'entre el 0,6% (6.000 ppm) i el 10%.
La tècnica desenvolupada pel MIT es basa a fer circular el flux d'aire, o de qualsevol altre gas, a través d'un apilament de plaques carregades electroquímicament.
L'aparell és bàsicament una bateria que, mentre es carrega, absorbeix el CO 2 del gas a tractar que passa prop dels seus elèctrodes, i que el torna a alliberar en forma concentrada i pura durant la fase de descàrrega.
L'operació teòrica de l'aparell, en suma, consistiria simplement a anar alternant cicles de càrrega i descàrrega i doncs, captura i alliberament de CO 2.
Imatge de la cambra emprada per als assajos, segellada, amb sensors de pressió per fer el seguiment dels canvis en aquesta magnitud subsegüents a l'adsorció o desorció del CO 2 en la càrrega o descàrrega de la bateria, respectivament; s'hi veu també l'interior de la cambra, amb el receptacle aïllant i sense ell; i les diferents capes de la cèl·lula electroquímica de l'interior de la cambra (© Massachusetts Institute of Technology)
Més detalladament, tot el procediment es basa en l'afinitat de la poliantraquinona (un compòsit de nanotubs de carboni) envers el CO 2: aquesta afinitat és de natura binària, en el sentit que o bé hi és en grau màxim, o bé no n'hi ha en absolut, tot en funció de l'estat de la bateria, en càrrega o descàrrega: en la fase de càrrega té lloc a la superfície de cada apilament de plaques una reacció immediata entre la poliantraquinona i el CO 2 (per més baixa que en sigui la concentració), mentre que en la fase de descàrrega, en què la bateria a més proporciona part de l'energia necessària per sostenir tot el procediment, un flux de diòxid de carboni pur és expulsat al 100% de les plaques recobertes de poliantraquinona, arrossegat per qualsevol gas que es faci circular pel sistema durant aquesta fase.
La destinació del CO 2 expulsat pot ser la fabricació de begudes carbòniques, el manteniment d'hivernacles, la producció de combustibles o la compressió del gas per dipositar-lo sota terra, en confinament a llarg termini.
Secció de l'apilament de plaques, per la meitat (les dues cares de l'apilament són actives en realitat).
L'elèctrode interior, que conté ferrocè, és la font i embornal d'electrons en la reducció i l'oxidació, respectivament, de la poliantraquinona (© Massachusetts Institute of Technology)
Com s'ha apuntat abans, el procés es verifica a temperatures i pressions ambientals normals, i sense ulterior catalitzador de cap mena, cosa que en fa un sistema més econòmic que altres mètodes de captura carbònica que es basen en la diferència de temperatures o de pressions, o en la introducció de diversos procediments químics intermedis.
De la seva banda, els elèctrodes necessaris poden ser fabricats amb els procediments estàndard en aquesta mena de components i a escales industrials, segons opina l'equip, i això en permetria un preu baix, de l'ordre d'algunes desenes de dòlars per metre quadrat.
El procediment també és eficient en termes energètics: el MIT assegura que la captura d'una tona de diòxid de carboni amb el seu nou sistema comporta un consum d'1 GJ; per posar-ho en perspectiva, altres tecnologies de captura de CO 2 poden necessitar entre aquesta mateixa quantitat i 10 GJ/tCO 2, en funció de la concentració de diòxid.
Pel que fa a la durabilitat, el sistema ha estat capaç d'aguantar, en laboratori, set mil cicles complets de càrrega i descàrrega amb una pèrdua de menys del 30% de l'eficiència.
A més, els investigadors del MIT creuen que no els serà difícil d'augmentar la durabilitat fins que assoleixi entre vint mil i cinquanta mil cicles complets sense pèrdues greus d'eficiència.
L'equip del MIT ha muntat una companyia, anomenada Verdox, per comercialitzar el nu procediment, i aspira a poder bastir una planta pilot de captura carbònica en els propers anys.