Transforman CO2 atmosférico en materiales de utilidad comercial
Científicos del Salk Institute, en California, lograron cuantificar el proceso para almacenar permanentemente el CO2 capturado por las plantas como SiC, un valioso material para la electrónica.
Las plantas no tienen competencia en su capacidad para capturar el dióxido de carbono (CO2) del aire, pero este beneficio es temporal, ya que los cultivos sobrantes devuelven el carbono a la atmósfera, sobre todo por descomposición. Ahora los investigadores han propuesto un destino más permanente, e incluso útil, para este carbono capturado al convertir las plantas en un valioso material industrial llamado carburo de silicio (SiC), lo que ofrece una estrategia para convertir un gas atmosférico de efecto invernadero en un material económica e industrialmente valioso.
De acuerdo a lo publicado la revista de la Royal Society of Chemistry el pasado 27 de abril, científicos del Instituto Salk, con sede en la Jolla (California), transformaron cáscaras de tabaco y maíz en SiC y cuantificaron el proceso con más detalle que nunca. Estos hallazgos son cruciales para ayudar a los investigadores, como los miembros de la Iniciativa Harnessing Plants de Salk, a evaluar y cuantificar las estrategias de secuestro de carbono para mitigar potencialmente el cambio climático, ya que los niveles de CO2 siguen aumentando a niveles sin precedentes.
Joseph Noel, coautor y profesor del Salk Institute señala que "el estudio ofrece una contabilidad muy cuidadosa de cómo se fabrica esta valiosa sustancia y de cuántos átomos de carbono se han extraído de la atmósfera. Y con esa cifra, se puede empezar a extrapolar el papel que podrían desempeñar las plantas en la mitigación de los gases de efecto invernadero, al tiempo que convierten un subproducto industrial, el CO2, en materiales valiosos mediante el uso de sistemas naturales como la fotosíntesis".
Lograr un material de valor comercial
La información, también relevada por EurekaAlert, señala que el SiC, también conocido como carborundum, es un material ultraduro que se utiliza en la cerámica, el papel de lija, los semiconductores y los LED. El equipo de Salk utilizó un método ya conocido para transformar el material vegetal en SiC en tres etapas, contando los carbonos en cada una de ellas. En primer lugar, los investigadores cultivaron tabaco, elegido por su corta temporada de crecimiento, a partir de semillas.
A continuación, congelaron y molieron las plantas cosechadas hasta convertirlas en polvo y las trataron con varias sustancias químicas, entre ellas un compuesto que contiene silicio. En la tercera y última etapa, las plantas pulverizadas se petrificaron (se convirtieron en una sustancia pétrea) para fabricar SiC, un proceso que implica calentar el material hasta 1600 °C.
Suzanne Thomas, investigadora del staff de Salk expresó que "lo más gratificante fue que pudimos demostrar la cantidad de carbono que puede secuestrarse a partir de productos de desecho agrícolas como la cáscara de maíz, a la vez que se produce un material valioso y verde que normalmente se produce a partir de combustibles fósiles". Mediante el análisis elemental de los polvos vegetales, los autores midieron un aumento de 50.000 veces en el carbono secuestrado desde la semilla hasta la planta cultivada en el laboratorio, lo que demuestra la eficacia de las plantas para extraer el carbono atmosférico. Cuando se calienta a altas temperaturas para su petrificación, el material vegetal pierde algo de carbono en forma de diversos productos de descomposición, pero al final retiene alrededor del 14% del carbono capturado por la planta.
El inicio de un camino
Los investigadores calcularon que el proceso para fabricar 1,8 gramos de SiC requería unos 177 kW/h de energía, de los cuales la mayor parte (el 70%) se utilizaba para el horno en la etapa de petrificación. Los autores del estudio también señalaron que que los actuales procesos de fabricación de SiC conllevan costes energéticos comparables. Por tanto, aunque la energía necesaria para la producción significa que el proceso de conversión de la planta en SiC no es neutro en cuanto a las emisiones de carbono, el equipo sugiere que las nuevas tecnologías creadas por las empresas de energías renovables podrían reducir los costes energéticos.
"Este es un paso hacia la fabricación de SiC de forma responsable con el medio ambiente", afirma el coautor y científico de Salk James La Clair. En un futuro cercano el equipo espera explorar este proceso con una mayor variedad de plantas, en particular plantas como la cola de caballo o el bambú, que contienen naturalmente grandes cantidades de silicio. Hoy sabemos que desde la década de 1950, el ciclo natural del carbono de la Tierra no ha secuestrado suficientemente el exceso de CO2 atmosférico aportado por las actividades humanas, y los niveles de CO2 superaron las 400 ppm en 2013 y se prevé que superen las 500 ppm en 2070, un nivel que se experimentó por última vez entre 25 y 65 millones de años atrás en el tiempo.
Aunque la humanidad se beneficia de la extracción y combustión del carbono de la corteza terrestre, hemos pasado por alto el impacto en el cambio climático global. En definitiva, el objetivo de esta investigación ha sido obtener una estrategia de extracción de carbono atmosférico para mitigar las emisiones de CO2 y crear productos ecológicos económicamente lucrativos.