Capturar el dióxido de carbono antes de que salga por la chimenea de una fábrica es relativamente sencillo porque allí se encuentra en concentraciones elevadas. Hacerlo cuando el gas ya se ha dispersado por la atmósfera es bastante más complicado. Un equipo español acaba de dar un paso en esa dirección mediante unas membranas ultrafinas capaces de separar CO₂ incluso a concentraciones próximas a las presentes en el aire real.
El trabajo ha sido desarrollado por investigadores de la Universidad de Zaragoza y del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), junto con científicos de la Universidad de Mánchester, y sus resultados se han publicado en Advanced Materials.
El objetivo es avanzar en la llamada captura directa de aire o DAC —Direct Air Capture—, una tecnología diseñada para retirar CO₂ que ya se encuentra disperso en la atmósfera.
Un material lleno de poros microscópicos
La clave está en unas membranas que combinan polímeros con estructuras metal-orgánicas, conocidas como MOF. Estos materiales poseen una enorme cantidad de poros microscópicos cuya composición puede modificarse para interactuar de forma selectiva con determinadas moléculas.
Los investigadores utilizaron concretamente ZIF-8, un tipo de MOF que modificaron mediante un proceso secuencial de intercambio de ligandos. Con ello buscaron mejorar tanto su afinidad por las moléculas de CO₂ como su integración con el polímero que forma la membrana.
El desafío es considerable. Mientras que los gases expulsados por determinadas industrias pueden contener porcentajes elevados de dióxido de carbono, en la atmósfera su concentración se sitúa en apenas unas centenas de partes por millón.
Eso obliga a desarrollar materiales capaces de encontrar y separar una cantidad muy pequeña de CO₂ entre una enorme proporción de otros gases, principalmente nitrógeno.
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Funcionaron incluso con concentraciones cercanas a las del aire
Para comprobar el rendimiento del material, el equipo ensayó las membranas con concentraciones comprendidas entre 500 partes por millón de CO₂ y el 15 %, además de probarlas a temperaturas de entre 10 y 50 °C.
En el escenario más próximo a la captura directa del aire, con una concentración de 500 ppm, las membranas alcanzaron una permeancia de CO₂ de 1.037 GPU y una selectividad CO₂/N₂ de 16,2.
En términos sencillos, los resultados indican que el material permite que el dióxido de carbono atraviese la membrana con mucha mayor facilidad que el nitrógeno, haciendo posible separar ambos gases incluso cuando el CO₂ aparece en cantidades muy pequeñas.
La ventaja de no depender de una chimenea
Una de las características más interesantes de la captura directa de aire es que las instalaciones no necesitan encontrarse junto a una fábrica o central eléctrica.
En teoría, podrían construirse allí donde existan condiciones favorables, como energía renovable abundante y barata, para posteriormente almacenar el CO₂ capturado o utilizarlo como materia prima en determinados procesos industriales. Las membranas también podrían ofrecer una alternativa a otros métodos DAC que necesitan grandes cantidades de energía para regenerar los materiales que capturan el gas.
Todavía falta demostrar que puede funcionar a gran escala
El desarrollo, sin embargo, sigue estando en una fase de investigación. Conseguir buenos resultados en laboratorio no significa que sea posible fabricar inmediatamente enormes instalaciones capaces de retirar millones de toneladas de CO₂ de la atmósfera.
Todavía será necesario estudiar su durabilidad, costes, eficiencia energética y capacidad para producirse a gran escala, además de comprobar cómo responden las membranas durante largos periodos de funcionamiento.
La captura directa de aire tampoco sustituye a la reducción de emisiones. Su principal potencial está en complementar otras medidas climáticas, especialmente en sectores donde eliminar completamente las emisiones resulta difícil.
El avance de Zaragoza demuestra, en cualquier caso, que materiales de apenas unas capas de espesor pueden convertirse en una herramienta interesante para uno de los problemas más difíciles de la descarbonización: extraer CO₂ cuando ya está mezclado con todo el aire que nos rodea.
