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New process for efficient CO2 capture by innovative adsorbents based on modified graphene aerogels and MOF materials

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Un material sólido para la captura de carbono eficiente desde el punto de vista energético

La tecnología de captura y almacenamiento de carbono (CAC) constituye un método importante para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, pero la eficacia energética sigue siendo un problema. Los investigadores han desarrollado materiales y procesos innovadores para lograr un proceso de captura de carbono más eficaz y económico.

Cambio climático y medio ambiente

La Comisión Europea ha identificado la CAC como una tecnología importante para lograr los objetivos de la Unión Europea (UE) en cuanto a la reducción de las emisiones de carbono para 2050. La CAC contribuye enormemente a la mitigación del cambio climático, además de a otros esfuerzos como la producción de energía renovable. El proyecto GRAMOFON, financiado con fondos europeos, se propuso mejorar las tasas de adsorción de CO2 de la tecnología de CAC para lograr una mayor eficacia energética al conservar la textura del material sorbente. Los investigadores trabajaron en tecnologías prometedoras de CAC basadas en materiales sorbentes sólidos que pueden regenerarse mucho más rápidamente que la actual técnica de absorción de líquidos.

Prototipo de un nuevo proceso de CAC

Los investigadores desarrollaron un prototipo para un nuevo proceso de separación en seco para la CAC empleando unos materiales sólidos, porosos e híbridos llamados marcos organometálicos (MOM) y nanoestructuras de óxido de grafeno (OG). El equipo también trabajó en el desarrollo de un proceso para desorber de forma eficaz el CO2 del material de adsorción mediante una tecnología de microondas especializada. «Al final del proyecto GRAMAFON, habíamos desarrollado muchos materiales prometedores para la captura de CO2 a partir de marcos organometálicos y aerogeles de óxido de grafeno», explica Adolfo Benedito Borrás, coordinador del proyecto. Los investigadores descubrieron nuevas propiedades de los materiales compuestos que desarrollaron durante el proyecto y demostraron que su producción podía adaptarse a la forma necesaria para mejorar la adsorción. Además, demostraron la posibilidad de producir estos materiales a mediana o gran escala, lo cual resulta todavía más impresionante. «La combinación de las propiedades de adsorción y el gran comportamiento susceptor de las microondas nos permitió desarrollar un material dotado de propiedades innovadoras de adsorción y desorción», prosigue Benedito Borrás. GRAMOFON desarrolló un prototipo de microondas para regenerar el material adsorbente empleado en la tecnología de CAC. Los resultados de regeneración fueron notables y los nuevos materiales consiguieron reducir la temperatura necesaria para este proceso de 80 °C a 50 °C. Sus procesos y tecnologías de CAC necesitaron menos energía para llevar a cabo la regeneración y sus materiales también se enfriaron más rápidamente que los sorbentes líquidos.

Ganancias materiales

En el marco del proyecto GRAMOFON, se descubrió que sus materiales pueden actuar como catalizadores para acelerar la transformación de CO2 en carbonatos cíclicos de alto rendimiento a temperaturas y presiones inferiores. «Los materiales de GRAMOFON han mostrado mejoras importantes en la reducción de la penalización energética, lo cual ha permitido una reducción del coste relacionado con el CO2 de entre el 20 y el 40 % y una disminución de cerca del 50 % de las emisiones de CO2», añade Benedito Borrás. En comparación con el proceso tradicional de captura de CO2 con aminas líquidas, los investigadores estiman que sus nuevos materiales y procesos de captura de CO2 reducen el coste de la energía utilizada en las acerías para estos procesos en un 40 %. El equipo también calcula que las cementeras reducirían su consumo de recursos petroleros en un 70 %.

Planes para la ampliación

GRAMOFON registró una patente con el nombre MW-Desorption. Los socios del proyecto tienen la intención de ampliar sus procesos y aumentar su nivel de preparación tecnológica para garantizar que esta tecnología de captura de carbono supere los procesos tradicionales de vacío. El equipo también investigará el rendimiento catalítico de los materiales MOM/OG para la transformación de CO2 y seguirá desarrollando la tecnología a través de diferentes proyectos de la UE. Las aplicaciones son numerosas en el sector de la construcción, los combustibles, los productos químicos o la producción de plásticos, entre otros.

Palabras clave

GRAMOFON, captura y almacenamiento de carbono (CAC), energía, captura de CO2, adsorción, emisión, microondas, marcos organometálicos (MOM), óxido de grafeno (OG), gas de efecto invernadero

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