Investigadores de la Universidad de Delaware han construido una batería que captura dióxido de carbono del aire o de chimeneas y lo bombea a través de la celda para liberarlo nuevamente. El dispositivo, descrito en un nuevo estudio liderado por James Buchen, funciona como una balanza química, y se basa en el mismo hidróxido de níquel que se encuentra en las baterías AA y AAA de estilo antiguo.
La configuración es sencilla. Aplique un voltaje en una dirección y el cátodo produce iones hidróxido, que reaccionan con el CO2 que pasa para formar carbonato o bicarbonato. Esos compuestos se mueven a través de la membrana separadora hasta el ánodo, donde un pH más bajo impulsa la reacción hacia atrás, convirtiendo el carbonato de nuevo en gas CO2. Invierta el voltaje y los roles cambian: el antiguo ánodo se convierte en el nuevo cátodo, impulsando exactamente la misma química en reversa. Durante todo el tiempo, el dispositivo está capturando CO2 y moviéndolo a través de la celda.
El Filtro Reversible Estándar
La mayoría de los equipos actuales para capturar CO2 del aire o de los gases de escape industriales funciona a través de una especie de filtro reversible. El aire pasa a través de gránulos o un líquido que absorbe el CO2, luego esa sustancia cargada se calienta para liberar el gas. El resultado es un flujo separado de CO2 puro.
El enfoque de la batería toma ese principio y lo reduce a una sola celda. En lugar de un filtro que se calienta, la batería genera su propia química reactiva internamente, impulsada por el voltaje a través de ella.
El Hidróxido de Níquel Realiza el Trabajo
Tanto el cátodo como el ánodo en esta batería están hechos de hidróxido de níquel. Ese es el mismo material que se utiliza como cátodo en las baterías AA y AAA de hidruro de níquel y metal.
Pero este dispositivo no está alimentando un teléfono o una linterna. Es una máquina química, no un dispositivo de almacenamiento de energía. La batería funciona más como una balanza que como una fuente de alimentación. Aplique un voltaje en una dirección y usted impulsa el cátodo a producir hidróxido que se mueve al ánodo. Cambie el voltaje aplicado y el antiguo ánodo se convierte en el nuevo cátodo, impulsando exactamente la misma química en reversa.
Cómo Funciona la Química
La reacción clave ocurre en el cátodo, donde se producen iones hidróxido. Esos iones reaccionan con CO2 del aire o de la corriente de escape, convirtiéndolo en carbonato o bicarbonato. La membrana separadora permite que esos compuestos pasen al ánodo, donde el pH más bajo causa que la reacción se invierta, liberando el gas CO2.
El ánodo consume los iones hidróxido, y el carbonato se reforma como CO2. Todo el sistema funciona en un ciclo continuo de absorción y liberación, impulsado por el voltaje alterno.
«El rol del cátodo es producir iones hidróxido; el rol del ánodo es consumirlos.»
Por qué esta batería es importante
El equipo dice que este diseño es más viable que los intentos anteriores de captura de carbono basada en baterías. El dispositivo tiene el potencial de requerir menos energía y, por lo tanto, ser más barato que los diseños de filtro reversible que actualmente dominan el campo.
Esa es una afirmación significativa. El argumento del equipo se basa en la eficiencia del proceso electroquímico.
Qué podría capturar el dispositivo
El dispositivo está diseñado para funcionar tanto con aire ambiente como con gases de escape de chimeneas. En cualquier caso, el CO2 entra en la celda y es absorbido por la reacción del cátodo. El gas capturado luego se mueve al ánodo, donde se libera como CO2 puro.
Los investigadores no han anunciado un producto comercial ni un cronograma para el despliegue. Este es un estudio de concepto de prueba, y el siguiente paso probablemente será escalar la tecnología para manejar mayores volúmenes de gas.
Los límites de la tecnología
El equipo aún no ha probado el dispositivo a escala ni lo ha comparado directamente con los sistemas de captura existentes en condiciones reales. Las afirmaciones sobre menores requisitos de energía se basan en los principios de diseño.
También existen límites prácticos para cualquier dispositivo de captura de carbono. Incluso si esta batería requiere menos energía que un filtro, todavía necesita electricidad para funcionar.
El Resultado Final
El equipo de Delaware ha construido un prototipo funcional que captura CO2 y lo libera en un ciclo electroquímico controlado. El dispositivo utiliza materiales familiares — hidróxido de níquel, el mismo material que se encuentra en las pilas AA y AAA — dispuestos de una manera novedosa.
Si este enfoque puede reemplazar a los sistemas actuales de captura de carbono depende de pruebas adicionales. Las afirmaciones del equipo sobre menores requerimientos de energía están respaldadas por el diseño, no solo declaradas como un objetivo.
Por ahora, el dispositivo representa una prueba de concepto. Demuestra que una batería puede ser reutilizada como una máquina de captura de carbono, y lo hace con un material que la mayoría de las personas guardan en un cajón.
Caja de Datos Clave
- Estudio liderado por James Buchen, Universidad de Delaware
- Tanto el cátodo como el ánodo están hechos de hidróxido de níquel
- Mismo material que el cátodo en las pilas AA y AAA
- El dispositivo captura CO2 del aire o de los gases de escape de chimeneas
- Afirma potencial para menores requerimientos de energía que los sistemas de filtrado
- Etapa de prototipo; no se ha anunciado ningún producto comercial
Fuente: “Nuevo dispositivo captura dióxido de carbono bombeándolo a través de una batería,” Ars Technica.
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