Desarrollan material cerámico que capta y transforma bióxido de carbono

MORELIA, Mich., 26 de diciembre de 2015.- Con un material cerámico llamado hidrotalcita o arcilla aniónica, Heriberto Pfeiffer Perea, académico del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, capta bióxido de carbono (CO2) y lo transforma en otros gases, como el de síntesis (hidrógeno y monóxido de carbono), útiles como combustibles limpios.

Según un comunicado de prensa, la composición de la cerámica y su contacto con diversos gases genera procesos de absorción selectiva que hacen posible separarlos y transformarlos para su reúso.

Tras una década de labor en el Departamento de Materiales Metálicos y Cerámicos del IIM, el químico y sus 14 estudiantes (cuatro de licenciatura, seis de doctorado y cuatro de posdoctorado) ya trabajan en un prototipo de membranas hechas con hidrotalcita y otros cerámicos, útiles en industrias contaminantes como las cementeras y las energéticas, en las que podrá captarse y modificarse el CO2, uno de los gases de efecto invernadero con mayor cantidad de emisiones a la atmósfera del planeta.

Hasta ahora, Pfeiffer tiene en trámite dos patentes ante el Instituto Mexicano de Propiedad Industrial (IMPI). “La primera está por salir y se refiere al material que captura CO2 y al procedimiento para fabricarlo, mientras que la segunda protege el proceso de producción, para hacerlo de forma rápida y eficiente”, explicó.

“El nombre de hidrotalcita viene de un mineral de composición específica, con una estructura laminar en forma de emparedado, en donde las rebanadas de pan corresponden a láminas de hidróxidos de aluminio y de magnesio”, ejemplificó.

Al contener una cierta cantidad de aluminio dentro de las láminas, se genera una deficiencia de carga eléctrica que debe ser compensada de alguna manera.

“Esa compensación ocurre entre las hojas del material, en donde participan los aniones (átomos o moléculas con carga eléctrica negativa que le dan el nombre de arcilla aniónica), que forman carbonatos, nitratos, cloruros u otros componentes químicos”, detalló.

Aunque se puede utilizar para separar varios contaminantes y purificar hidrógeno, Pfeiffer utiliza el material cerámico para captar gases de efecto invernadero, CO2 directamente, algo aplicable en grandes fábricas muy contaminantes.

Membranas cerámicas

“Diseñamos sistemas de membranas cerámicas, estructuras densas de varios tamaños y formas, en las cuales la hidrotalcita se impregna y forma una capa o ‘forro’, que es la parte activa del proceso de separación de los gases”, puntualizó.

Las membranas pueden presentar formas de disco o ser tubulares. “En las primeras el proceso de difusión de los gases atraviesa la estructura, mientras en los de tubo funciona como un flujo, donde lo que se separa sale por los lados”, especificó.

La estructura es generalmente de un material inerte en las condiciones de operación, como el óxido de silicio o el óxido de aluminio, y la hidrotalcita se deposita sobre ellos para funcionar como una barrera activa o selectiva para que pase, o no pase, cierto gas.

“A nivel industrial lo que se busca es captar el CO2 y otros componentes que podemos separar selectivamente. Si se hace de manera adecuada, el bióxido de carbono de forma pura tiene un valor agregado y se puede utilizar como un reactivo en otros procesos industriales”, precisó.

Uno de los retos es almacenar megatoneladas de gases contaminantes, por lo que una opción viable es reutilizarlo de forma local, para no transportarlo.

“Un segundo proceso en la misma industria nos permitiría comprimirlo para almacenarlo temporalmente o transformarlo en combustibles con valor agregado, como el gas de síntesis, que es una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono”, señaló.

La obtención del de síntesis se puede llevar a cabo mediante la reacción del bióxido de carbono con otro gas de efecto invernadero, el metano, mediante una reacción llamada “reformado de metano”, finalizó.