Un proyecto para convertir dióxido de carbono residual en combustibles sintéticos

La creciente demanda energética global y el progresivo agotamiento de los combustibles fósiles, junto con los efectos adversos que tiene para el ambiente la emisión de gases de efecto invernadero, genera la necesidad cada vez más imperiosa de diversificar la matriz energética y aumentar la contribución de las energías limpias y renovables, así como de desarrollar y aplicar tecnologías destinadas a la captura, almacenamiento y transformación de gases contaminantes, como el dióxido de carbono (CO2), en diversos productos de interés industrial y con valor agregado.

En este sentido, la investigadora del CONICET Guillermina Amica acaba de ser reconocida con la Beca L’Oréal –UNESCO “Por las mujeres en la ciencia” 2022, por un proyecto que apunta a capturar CO2 residual y convertirlo en gas natural sintético en un único proceso energéticamente eficiente, mediante el empleo de materiales formadores de hidruros.

Para ver el video de Guillermina Amica, ganadora de la Beca L’Oréal-UNESCO “Por las Mujeres en la Ciencia”, haga click aquí.

Los materiales formadores de hidruros son matrices sólidas que pueden almacenar hidrógeno en su interior de forma compacta y reversible. Que sea reversible significa que, según las condiciones de presión y temperatura, estos materiales van a retener al hidrógeno para su almacenamiento y transporte de forma segura, o lo van a poder liberar para ser reconvertido en energía en celdas de combustible o ser utilizado en otros procesos, como la transformación de CO2 en combustibles.

“El proyecto busca de alguna manera integrar los ciclos del hidrógeno y del CO2. El hidrógeno es un vector energético muy interesante, con alto contenido de energía por unidad de masa y los materiales formadores de hidruros son una alternativa para almacenarlo y transportarlo de manera segura y eficiente. Estos materiales ofrecen además la posibilidad ser usados en los lugares donde se produce la liberación de CO2, para capturar este gas contaminante y convertirlo in situ en combustibles sintéticos, como metano o mezclas metano-hidrógeno, que podrían utilizarse tanto para procesos industriales en el mismo sitio como para ser inyectados en la red gas”, explica Amica, quien desarrolla sus actividades en el grupo de Fisicoquímica de Materiales de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) en el Centro Atómico Bariloche (CAB).

La emisión de gases de efecto invernadero, y particularmente de CO2, es una de las principales causas del cambio climático, que engloba no sólo el calentamiento global sino también cambios en las precipitaciones, en los vientos y en el nivel del mar. Aun así, hoy es emitido en muy grandes cantidades en diversos procesos industriales y muchas plantas aún no cuentan con tecnologías asociadas que lo puedan capturar y almacenar para evitar los efectos negativos de su liberación a la atmósfera. En este sentido, desarrollar tecnologías que permitan capturar el CO2 y convertirlo in situ en un producto de valor agregado resulta clave tanto en términos ambientales como de eficiencia energética y de costos.

“El uso de materiales formadores de hidruros para capturar y transformar in-situ el CO2 que se libera en los grandes centros de emisión podría sustituir sistemas convencionales de captura de CO2 y evitar, de esta manera, el proceso de desorción de CO2, que implica un alto costo energético, así como también los costos de infraestructura de transporte y almacenamiento de grandes volúmenes de CO2 para su posterior uso en otro sitio”, señala Amica.

El hidrógeno, por su parte, es un vector energético caracterizado por poseer una alta densidad de energía por unidad de masa. Aunque hoy se produce fundamentalmente a partir de fuentes no renovables en procesos contaminantes, también es posible producirlo a partir de energías intermitentes renovables, como pueden ser la eólica y la solar, lo que se conoce como hidrógeno verde.

“El almacenamiento y transporte del hidrógeno es un tema que demanda nuevos desarrollos tecnológicos. El hidrógeno puede ser almacenado en tanques a alta presión, así como también de manera líquida, enfriándolo a temperaturas muy bajas, pero además puede ser retenido dentro de ciertos materiales sólidos, y acá aparecen los materiales formadores de hidruros, en los que el Grupo de Fisicoquímica de Materiales de la CNEA trabaja hace más de veinte años. Los hidruros constituyen una fuente portable de hidrógeno que permiten transportarlo de manera compacta y segura, evitando su transporte gaseoso o líquido”, explica la investigadora laureada.

Para este proyecto se pondrán a prueba materiales formadores hidruros con propiedades optimizadas basados en magnesio dopados con metales o compuestos bimetálicos. Se evaluará la factibilidad de conversión del CO2 a través de procesos termo-químicos empleando dos configuraciones operativas: 1) condiciones dinámicas en la que un flujo de CO2 circule a través del lecho hidruro: y 2) condiciones estáticas en las que el gas reacciona con el hidruro en un proceso discontinuo. En ambos casos se evaluarán las condiciones de operación óptimas que permitan maximizar la cantidad obtenida de un producto en particular.

El valor del reconocimiento y la noticia de la premiación

“Es una emoción muy grande haber recibido este premio, que es tan importante para todas las mujeres que nos dedicamos a la investigación, porque pone justamente a la mujer en el centro de la escena y reconoce su rol en la ciencia en particular, pero también en la sociedad en general”, señala Amica, y agrega que en lo personal, siendo ella una investigadora recientemente incorporada a la Carrera del/a Investigador/a Científico y Tecnológico (CIC), significa un voto de confianza, “una inyección de energía para seguir trabajando en esta línea de investigación”.

La investigadora destaca además que la noticia de la premiación la puso muy contenta no solo por ella sino también por todo el equipo de trabajo que la acompaña, y rescata también que el premio colabora a dar mucha visibilidad también al tema de trabajo y al lugar donde se desarrolla este proyecto de investigación.

“La comunicación del premio me llegó a través de un llamado telefónico de la presidenta del CONICET, Ana Franchi, y resultó una enorme y gratificante sorpresa, realmente no lo esperaba”, concluye Amica.