La ansiedad por el aumento de las aplicaciones de aminosílice hiperramificada tiene menos que ver con la tecnología y más con la línea de tiempo. Conocemos el ejercicio. Los niveles de dióxido de carbono están aumentando. Los científicos del clima coinciden en que los humanos son un factor importante, incluso si todavía se escuchan argumentos de que todo es un ciclo natural. Estamos montando esa ola, nos guste o no. Para frenar la deriva, los investigadores están buscando combustibles que no liberen CO2 como lo hace la gasolina.
Los biocombustibles como el etanol celulósico de maíz o el pasto varilla ayudan. Reducen las emisiones hasta en un 85 por ciento en comparación con los combustibles fósiles. Eso es significativo. Pero no es cero. El hidrógeno es más limpio. Quémalo en un motor y la única salida es agua. La electricidad procedente de la energía eólica o solar es aún mejor porque no produce emisiones en el punto de uso. El problema es la madurez. Estas tecnologías todavía se están desarrollando. Se enfrentan a obstáculos difíciles como los altos costos y un pobre índice de energía neta. Se pone más energía para producir combustible que la que se obtiene al quemarlo.
El petróleo todavía gobierna el mundo. Impulsa los aviones, los camiones de carga y las centrales eléctricas. Domina la economía global. Entonces la pregunta se vuelve obvia. Si todavía no podemos escapar del petróleo, ¿por qué no capturar el CO2 que libera?
Eso es exactamente lo que están investigando el profesor Chris Jones y su equipo del Instituto de Tecnología de Georgia. Desarrollaron un material llamado aminosílice hiperramificada (HAS). Capta y almacena las emisiones de dióxido de carbono. La gran pregunta permanece. ¿Veremos pronto tubos de escape fabricados con este material? ¿Y qué es exactamente HAS?
Comprensión de la aminosílice hiperramificada
El nombre es complicado, pero el concepto es sencillo. HAS es una estructura química diseñada para capturar moléculas de CO2. Actúa como una esponja para las emisiones de carbono. El equipo de Georgia Tech diseñó este material específico para abordar la brecha entre la actual dependencia del petróleo y la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. No es un reemplazo de combustible. Es una estrategia de control de emisiones.
El material funciona interactuando con los gases de escape. En lugar de dejar que el CO2 escape a la atmósfera, el HAS se une a él. Este proceso almacena el carbono en forma estable. Evita que el gas contribuya al efecto invernadero. La tecnología aún se encuentra en fase de investigación. No es algo que pueda incorporar a su vehículo actual hoy. Pero representa un cambio en nuestra forma de pensar sobre los motores de combustión interna.
¿Por qué centrarse en la captura en lugar de la conversión? Porque la infraestructura petrolera está demasiado arraigada para reemplazarla de la noche a la mañana. Cambiar toda la cadena de suministro global del petróleo crudo al hidrógeno o la electricidad renovable lleva décadas. Captar las emisiones en la fuente ofrece un puente. Permite que los sistemas existentes funcionen con una huella climática más pequeña.
La ciencia detrás del HAS se basa en su composición química. La parte “aminosílice” se refiere a enlaces silicio-oxígeno con grupos amina unidos. Estos grupos amino son reactivos. Tienen una alta afinidad por el dióxido de carbono. La estructura “hiperramificada” aumenta la superficie disponible para estas reacciones. Más superficie significa más CO2 capturado por unidad de material. Esta eficiencia es fundamental para que la tecnología sea viable en aplicaciones automotrices.
Los desafíos prácticos de la captura de carbono
No hay almuerzo gratis en ingeniería. HAS enfrenta los mismos obstáculos que otras tecnologías de combustibles alternativos. El costo es la barrera más grande. Produciendo productos químicos especializados.
Por qué las centrales eléctricas superan a los automóviles en emisiones de carbono
Aclaremos las matemáticas. Se podría suponer que el tubo de escape es el mayor problema. No lo es. En Estados Unidos, el carbón representa el 50 por ciento de la energía detrás de la red. A nivel mundial, la generación de energía genera el 26 por ciento de las emisiones de CO2. ¿Transporte? Sólo el 13 por ciento. Los coches son un síntoma. Las chimeneas son la fuente.
Es por eso que el Dr. Chris Jones del Instituto de Tecnología de Georgia no está mirando su tubo de escape. Él está mirando los gases de combustión que salen de las chimeneas industriales. El material en cuestión es aminosílice hiperramificada o HAS. Parece arena blanca. Es un polvo. Pero por dentro la estructura es compleja.
Jones y su equipo utilizaron enlaces covalentes para unir aminas (compuestos orgánicos a base de nitrógeno) con sílice (cuarzo). El resultado crea una estructura parecida a un árbol con muchas ramas. En las puntas de estas ramas se encuentran sitios amino. Estos sitios están diseñados para capturar moléculas de CO2 y mantenerlas firmes.
Cómo funciona el proceso de captura
Cuando los gases de combustión pasan a través de este compuesto, el CO2 queda atrapado. Se pega. No se aleja. Para recuperarlo hay que calentar el material. Una vez liberado, el dióxido de carbono puede capturarse y almacenarse. Esto es secuestro de carbono.
Pero no se trata sólo de enterrar el gas. Hay un caso de uso. En Luisiana, una empresa cultiva algas para producir biocombustibles. Se alimentan de algas capturadas con CO2. Las algas crecen. El combustible está hecho. El ciclo se repite.
Este enfoque tiene claras ventajas sobre los métodos más antiguos. Primero, es reciclable. El equipo de Georgia Tech probó un solo lote 12 veces. No hubo una caída notable en la capacidad de adsorción. En segundo lugar, soporta bien la humedad. El vapor de agua siempre está presente en los gases de combustión, lo que normalmente anula otros métodos de captura. A TI no le importa. Finalmente, el aporte energético es bajo. La única energía necesaria es el calor necesario para liberar el CO2 posteriormente.
Los obstáculos de la ingeniería
Todavía no es una solución perfecta. Hay puntos de fricción. La reacción entre el CO2 y los sitios de amina genera calor. El material funciona mejor a temperaturas frías. Entonces los ingenieros se enfrentan a un problema de gestión térmica. Necesitan eliminar rápidamente el calor generado para mantener la unión eficiente.
Luego está la aplicación física. ¿Cómo se pone esto en una chimenea? ¿Lo empacas como arena? ¿Crean discos extraíbles que sellan las aberturas de la pila? Éstas son cuestiones prácticas de ingeniería que siguen abiertas.
El resultado final
¿Tu coche tendrá tubo de escape TIENE? Probablemente no. Almacenar carbono de cada vehículo individual es demasiado costoso e ineficiente. La escala está mal.
Pero si Georgia Tech puede limpiar las chimeneas, el impacto será enorme. Se está apuntando a la mayor fuente de emisiones, no a la más pequeña. Es una estrategia diferente. Es un swing más grande. Y si pueden resolver los problemas de calor y aplicación, es un camino viable para reducir los niveles globales de CO2. Las algas en Luisiana ya están creciendo. La pregunta es si seguirán las chimeneas.
