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Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois Chicago (UIC), en Estados Unidos, ha descubierto una forma de convertir el 100% del dióxido de carbono capturado de los gases de escape industriales en etileno, un componente clave de los productos de plástico. Sus hallazgos se han publicado en Cell Reports Physical Science.

Aunque los investigadores llevan más de una década estudiando la posibilidad de convertir el dióxido de carbono en etileno, el método del equipo de la UIC es el primero que consigue utilizar casi el 100% del dióxido de carbono para producir hidrocarburos. Su sistema utiliza la electrólisis para transformar el gas de dióxido de carbono capturado en etileno de alta pureza, con otros combustibles basados en el carbono y el oxígeno como subproductos.

El proceso puede convertir hasta 6 toneladas métricas de dióxido de carbono en 1 tonelada métrica de etileno, reciclando casi todo el dióxido de carbono capturado. Como el sistema funciona con electricidad, el uso de energía renovable puede hacer que el proceso sea negativo en términos de carbono.

Según Meenesh Singh, director del equipo de investigación, su planteamiento supera el objetivo de carbono neto cero de otras tecnologías de captura y conversión de carbono al reducir realmente la producción total de dióxido de carbono de la industria. «Es un resultado neto negativo», dijo. «Por cada tonelada de etileno producida, se retiran 6 toneladas de CO2 de fuentes puntuales que, de otro modo, se liberarían a la atmósfera».

Los intentos anteriores de convertir el dióxido de carbono en etileno se han basado en reactores que producen etileno dentro del flujo de emisiones de dióxido de carbono de la fuente. En estos casos, sólo un 10% de las emisiones de CO2 se convierte en etileno. Posteriormente, el etileno debe separarse del dióxido de carbono en un proceso que requiere mucha energía y en el que suelen intervenir los combustibles fósiles.

En el método de la UIC, se hace pasar una corriente eléctrica a través de una célula, la mitad de la cual se llena de dióxido de carbono capturado y la otra mitad de una solución a base de agua. Un catalizador electrificado atrae átomos de hidrógeno cargados de las moléculas de agua hacia la otra mitad de la unidad, separada por una membrana, donde se combinan con átomos de carbono cargados de las moléculas de dióxido de carbono para formar etileno.

Entre los productos químicos fabricados en todo el mundo, el etileno ocupa el tercer lugar en cuanto a emisiones de carbono, después del amoníaco y el cemento. Este compuesto se utiliza no sólo para crear productos de plástico para las industrias del embalaje, la agricultura y la automoción, sino también para producir productos químicos utilizados en anticongelantes, esterilizadores médicos y revestimientos de vinilo para las casas.

El etileno suele fabricarse mediante un proceso llamado craqueo al vapor que requiere enormes cantidades de calor. El craqueo genera unas 1,5 toneladas métricas de emisiones de carbono por cada tonelada de etileno creada. De media, los fabricantes producen unos 160 millones de toneladas de etileno al año, lo que supone más de 260 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono en todo el mundo.

Además del etileno, los científicos de la UIC fueron capaces de producir otros productos ricos en carbono útiles para la industria con su método de electrólisis. También lograron una eficiencia de conversión de energía solar muy alta, convirtiendo el 10% de la energía de los paneles solares directamente en productos de carbono. Esta cifra está muy por encima de la norma del estado de la técnica, que es del 2%. Para todo el etileno que produjeron, la eficiencia de conversión de la energía solar fue de alrededor del 4%, aproximadamente la misma tasa que la fotosíntesis.

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