Cómo esta pequeña tecnología emergente podría resolver el problema de captura y almacenamiento de carbono

La captura y almacenamiento de carbono (CCS, por sus siglas en inglés) se ha promocionado una y otra vez como una de las tecnologías clave que podría ayudar a Australia a cumplir sus objetivos climáticos, y ocupa un lugar destacado en el plan del gobierno federal para lograr emisiones netas cero para 2050.

CCS es generalmente Las emisiones se recolectan en la fuente, como las centrales eléctricas de carbón, se transportan en camiones a áreas remotas y se almacenan bajo tierra.

Pero los críticos dicen que invertir en CCS significa apostar por una tecnología que aún tiene que demostrar que se puede usar a escala. De hecho, en términos de tecnología, el diseño de materiales de captura de carbono efectivos, ya sean sólidos o líquidos, históricamente ha sido una tarea desafiante.

Entonces, ¿podría ser una solución viable para las emisiones de dióxido de carbono de la industria de los combustibles fósiles?

nuevo Investigación en el extranjero Demostrando que las «canicas líquidas» (pequeñas gotas recubiertas con nanopartículas) pueden resolver los desafíos con los materiales que se usan actualmente para capturar carbono.y Nuestros estudios de modeladoLanzado ayer, nos acerca un paso gigante a habilitar esta tecnología futurista.

problema de captura de carbono

de acuerdo a su Hoja de ruta de inversión en tecnología, el gobierno de Morrison cree que CCS Priorizar tecnologías de bajas emisiones, y está invirtiendo Su desarrollo costará 300 millones de dólares australianos durante diez años.

Pero la eficacia y la eficiencia de CCS se han debatido durante mucho tiempo debido a sus altos costos operativos y problemas para expandir su aplicación.

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Más específicamente, un tema pendiente es la eficacia de los materiales (p. ej., absorbentes) utilizados para capturar CO2. Un ejemplo se llama «Lavado de amina, un método utilizado desde la década de 1930 para separar, por ejemplo, el dióxido de carbono del gas natural y el hidrógeno.

Los problemas con el lavado con amina incluyen su alto costo, problemas relacionados con la corrosión y una gran pérdida de materiales y energía. canicas liquidas Algunos de estos desafíos se pueden superar.

La tecnología es casi invisible a simple vista, con algunas canicas de menos de 1 mm de diámetro. El líquido que contiene, generalmente agua o alcohol, es del orden de microlitros (un microlitro es una milésima parte de un mililitro).

Las canicas tienen una capa de nanopartículas que forman una cubierta porosa y flexible que evita que el líquido del interior se escape. Gracias a esta armadura, pueden comportarse como un sólido flexible, estirable y blando con un núcleo líquido.

¿Qué tienen que ver las canicas con CCS?

Las canicas líquidas tienen muchas habilidades únicas: flotan, ruedan suavemente y se pueden apilar una encima de la otra.

Otras propiedades deseables incluyen antiincrustante, baja fricción y operación flexible, lo que lo hace atractivo para aplicaciones tales como captura de gas, suministro de fármacos e incluso biorreactores en miniatura.

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Su capacidad para interactuar selectivamente con gases, líquidos y sólidos es fundamental en el contexto de la captura de dióxido de carbono. Una ventaja clave de usar canicas líquidas es su tamaño y forma, ya que miles de partículas esféricas de solo unos milímetros de tamaño pueden caber directamente en reactores grandes.

El gas del reactor golpea la canica, donde se adhiere a la capa de nanopartículas (en un proceso llamado «adsorción»). Luego, el gas reacciona con el líquido del interior, separando el dióxido de carbono y atrapándolo dentro de la canica. Después de eso, podemos sacar este dióxido de carbono y almacenarlo bajo tierra, y luego reciclar el líquido para su procesamiento futuro.

Debido, por ejemplo, a la circulación líquida (y potencialmente sólida), así como a la alta resistencia mecánica, reactividad, tasa de adsorción y estabilidad a largo plazo del mármol, este proceso podría ser un método más eficiente en términos de tiempo y costo para capturar carbono. dióxido.

Entonces, ¿qué nos detiene?

A pesar de los avances recientes, muchas propiedades del mármol líquido siguen siendo difíciles de alcanzar. Además, actualmente la única forma de probar canicas líquidas es a través de experimentos físicos realizados en un laboratorio.

Los experimentos físicos tienen sus limitaciones, como la dificultad para medir la tensión superficial y el área superficial, que son indicadores importantes de la reactividad y estabilidad del mármol.

En este caso, nuestro nuevo Modelado Computacional Nuestra comprensión de estas propiedades se puede mejorar y puede ayudar a superar el uso de procedimientos puramente experimentales costosos y lentos.

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Otro desafío es desarrollar métodos prácticos, rigurosos ya gran escala para manipular la matriz de canicas líquidas dentro del reactor. El modelado computacional adicional en el que estamos trabajando actualmente tiene como objetivo analizar los cambios tridimensionales en la forma y la dinámica de las canicas líquidas con mayor facilidad y precisión.

Esto abrirá nuevos horizontes para innumerables aplicaciones de ingeniería, incluida la captura de dióxido de carbono.

Más allá de la captura de carbono

La investigación sobre el mármol líquido comenzó como un tema curioso hace unos 20 años y, desde entonces, la investigación en curso lo ha convertido en una plataforma popular con aplicaciones más allá de la captura de carbono.

Esta tecnología de punta no solo podría cambiar la forma en que abordamos los problemas climáticos, sino también los problemas ambientales y médicos.

Por ejemplo, las canicas líquidas magnéticas se han Programa Biomédico, como la administración de medicamentos, ya que se pueden encender y apagar usando imanes fuera del cuerpo. Otras aplicaciones para el mármol líquido incluyen detección de gas, detección de acidez y detección de contaminación.

Con más modelado y experimentación, el siguiente paso lógico es ampliar esta tecnología para un uso generalizado.