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Universidad de Illinois en Chicago (UIC)

Nuevo diseño de hoja artificial absorbe 10 veces más CO2 que hojas naturales

14-02-2019

Pocas veces lo artificial supera lo natural, pero cuando se trata de combatir el cambio climático, estas plantas de laboratorio pueden ser la salvación.

Por: Luis Moctezuma

 

Las hojas artificiales existen desde hace tiempo. Imitan la forma en que las hojas de plantas naturales descomponen el dióxido de carbono (CO2); sin embargo, su funcionamiento se ha limitado a los laboratorios. Un nuevo diseño proveniente de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) permite sacar esta tecnología al mundo real. Los resultados se publicaron recientemente en la revista científica ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Un dispositivo que imita a las hojas

En la naturaleza las hojas de las plantas absorben el CO2 que hay en el ambiente. Mediante la fotosíntesis usan la luz solar y el agua para producir reacciones químicas que lo transforman en carbohidratos. Las hojas artificiales que imitan este proceso habían estado limitadas a ambientes controlados.

Las hojas naturales están en contacto con el aire y de él captan el CO2. Para funcionar, las hojas artificiales requieren CO2 presurizado directo de tanques. Esto reduce su utilidad, ya que afuera sigue habiendo toneladas de este gas mezcladas en la atmósfera. Un dispositivo que captura el gas únicamente si está aislado no tiene gran relevancia para las necesidades humanas.

La solución de Meenesh R. Singh y Adytia Prajapati, los firmantes de la investigación, fue crear una cápsula que le permita funcionar en el mundo exterior. Con ella es posible captar el dióxido de carbono de ambientes reales como aire y gas de combustión de las plantas de energía que queman carbón. Con algunos aditamentos extra esta tecnología para entornos controlados logra captar CO2 diluido en el ambiente.

La cápsula funciona mediante una membrana semipermeable de amonio cuaternario. Dentro de ella hay agua que se calienta y evapora con la luz solar. Cuando el agua pasa por la membrana ésta atrapa el CO2 del aire. Dentro de la cápsula está la unidad artificial fotosintética cubierta con un catalizador que convierte el dióxido de carbono en monóxido de carbono.

El gas resultante se puede utilizar para producir combustibles sintéticos. Al mismo tiempo se produce oxígeno; para este gas hay dos posibilidades, se le puede almacenar o permitir que se reintegre al ambiente. La propuesta de los investigadores de la UIC es instalar sistemas integrados de fotosíntesis artificial.

Los cálculos son alentadores. Un sistema de 360 hojas artificiales dentro de sus cápsulas produciría 0.4 toneladas de monóxido de carbón al día. Cada hoja tiene un tamaño de 1.7 x 0.2 metros y abarcaría un área de 500 metros cuadrados. Un sistema de este tamaño reduciría 10% en un perímetro de 100 metros alrededor de la instalación.

El desarrollo de este nuevo diseño se hizo en el Laboratorio de Ingeniería en Materiales y Sistemas de la UIC. El costo de las investigaciones provino en parte del departamento de ingeniería química y también de un premio que otorga la universidad a la investigación. El diseño ya está hecho y se tiene la publicación en una revista científica. El siguiente paso será que se produzca a gran escala para comprobar los resultados estimados durante la investigación.

 

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