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El dióxido de carbono (CO₂) es un gas que tiene tanto un origen natural como uno antropogénico. La acumulación de este gas en la atmósfera debido a actividades humanas ha tenido un impacto significativo en la calidad del aire y en la contaminación atmosférica global. Dado su papel central en el cambio climático, los científicos han intensificado la búsqueda de métodos para mitigar su impacto. Una de las soluciones más prometedoras es la conversión del CO₂ en etileno, un compuesto clave en la fabricación de productos plásticos.
Un avance innovador en la conversión de CO₂
Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois, Chicago (UIC) ha logrado un avance significativo en este campo. Han descubierto cómo convertir el 100% del dióxido de carbono capturado de los gases industriales en etileno puro a través de un proceso de electrólisis. Este método no solo convierte el CO₂, sino que también genera otros subproductos basados en carbono y oxígeno, lo que hace que el proceso sea altamente eficiente.
La magnitud de este logro es impresionante. Según los hallazgos publicados en Cell Reports Physical Science, el proceso puede convertir hasta 6 toneladas métricas de CO₂ en 1 tonelada métrica de etileno. Este ratio de conversión es notablemente superior a métodos previos, que solo lograban convertir alrededor del 10% de las emisiones de CO₂ en etileno, y que además requerían de combustibles fósiles adicionales para separar el CO₂ residual.
El proceso de electrólisis y su eficiencia
El método utilizado por el equipo de la UIC implica el uso de una corriente eléctrica que pasa a través de una célula compuesta por dióxido de carbono capturado y una solución acuosa. Un catalizador electrificado atrae átomos de hidrógeno de las moléculas de agua hacia la otra mitad de la unidad, donde se combinan con átomos de carbono provenientes del CO₂ para formar etileno.
Además de la producción de etileno, los científicos han logrado fabricar otros productos ricos en carbono utilizando este método de electrólisis. Lo que destaca aún más es la eficiencia energética del proceso, que convierte aproximadamente el 10% de la energía solar capturada por los paneles solares en productos de carbono, superando la norma técnica del 2%. Para la producción de etileno, la eficiencia energética fue del 4%, comparable a la eficiencia de la fotosíntesis.
Beneficios y consecuencias de la producción de etileno
El etileno es un componente esencial en la producción de plásticos utilizados en diversas industrias, incluyendo la del envasado, la agricultura y la automotriz. También es crucial para la fabricación de productos químicos como anticongelantes, esterilizadores médicos y revestimientos de vinilo para hogares. Tradicionalmente, el etileno se produce mediante un proceso llamado craqueo al vapor, que requiere grandes cantidades de calor y genera aproximadamente 1.5 toneladas métricas de emisiones de CO₂ por cada tonelada de etileno producida.
Con la conversión directa de CO₂ en etileno, se puede mitigar esta huella de carbono. Considerando que las fábricas globales producen alrededor de 160 millones de toneladas de etileno al año, lo que resulta en 260 millones de toneladas métricas de emisiones de CO₂, este nuevo método podría tener un impacto positivo en el medio ambiente. No solo se reducirían las emisiones, sino que también se reutilizaría un gas contaminante para crear productos esenciales para la vida moderna.
La capacidad de convertir dióxido de carbono en etileno de manera eficiente representa un paso importante hacia la sostenibilidad industrial. Este avance no solo ofrece una forma de mitigar las emisiones de CO₂, sino que también podría transformar cómo se fabrican productos esenciales, reduciendo así el impacto ambiental de las industrias que dependen del etileno. Con una eficiencia energética mejorada y un enfoque en la captura y reutilización de CO₂, el trabajo realizado por el equipo de la UIC abre nuevas posibilidades para un futuro más sostenible.
