A mesura que el diòxid de carboni continua acumulant-se a l'atmosfera, diversos investigadors han dedicat anys per cercar maneres d'eliminar el gas de l'aire. Mentrestant, el principal "embornal" del món per al diòxid de carboni de l'atmosfera és l'oceà, que absorbeix entre un 30% i un 40% de tot el gas produït per les activitats humanes.
La possibilitat d'eliminar directament el diòxid de carboni de l'aigua de l'oceà, ha sorgit com una novaa posibilitat per mitigar les emissions de CO2, ja que algun dia podria fins i tot, conduir-nos a les emissions netes globals. Però, aquesta idea encara no ha donat lloc a cap ús generalitzat, tot i que hi ha algunes empreses que intenten entrar en aquesta àrea.
Un equip d'investigadors del MIT diu que potser han trobat la clau per a un mecanisme d'eliminació realment eficient i econòmic. La recerca va ser publicada a la revista Energy & Environmental Science, en un article dels professors del MIT T. Alan Hatton i Kripa Varanasi, el postdoctorat Seoni Kim i els estudiants de postgrau Michael Nitzsche, Simon Rufer i Jack Lake.
Els mètodes existents per eliminar el diòxid de carboni de l'aigua de mar apliquen una tensió a través d'una pila de membranes per acidificar un corrent mitjançant la divisió de l'aigua. Això converteix els bicarbonats de l'aigua en molècules de CO2, que després es poden eliminar al buit. Certament, les membranes són cares i es necessiten productes químics per impulsar les reaccions generals dels elèctrodes a cada extrem de la pila, augmentant encara més la despesa i la complexitat dels processos. La proposta preten evitar la necessitat d'introduir productes químics a les cel·les d'ànode i càtode i evitar l'ús de membranes.
Per això, es va idear un procés reversible que consistia en cèl·les electroquímiques sense membrana. Els elèctrodes reactius s'utilitzen per alliberar protons a l'aigua del mar alimentada a les cèl·les, impulsant l'alliberament del diòxid de carboni dissolt de l'aigua. El procés és cíclic: primer acidifica l'aigua per convertir els bicarbonats inorgànics dissolts en diòxid de carboni molecular, que es recull com a gas al buit. A continuació, l'aigua s'alimenta a un segon conjunt de cèl·lules amb una tensió invertida, per recuperar els protons i tornar l'aigua àcida a alcalina abans de tornar-la a alliberar al mar. Periòdicament, els papers de les dues cèl·lules s'inverteixen un cop un conjunt d'elèctrodes s'esgota de protons (durant l'acidificació) i l'altre s'ha regenerat durant l'alcalinització.
Aquesta eliminació de diòxid de carboni i la reinjecció d'aigua alcalina podria començar a revertir lentament, almenys a nivell local, l'acidificació dels oceans causada per l'acumulació de diòxid de carboni, que al seu torn ha amenaçat els esculls de corall i els mariscs. La reinjecció d'aigua alcalina es podria fer a través de punts de venda dispersos o lluny de la costa per evitar un pic local d'alcalinitat que podria alterar els ecosistemes, diuen.
No es possible tractar les emissions de tot el planeta, però la reinjecció es podria fer en alguns casos en llocs com les piscifactories, que tendeixen a acidificar l'aigua, de manera que aquesta podria ser una manera d'ajudar a contrarestar aquest efecte.
Un cop eliminat el diòxid de carboni de l'aigua, encara cal eliminar-lo, com passa amb altres processos d'eliminació de carboni. Per exemple, es pot enterrar en formacions geològiques profundes sota el fons del mar, o es pot convertir químicament en un compost com l'etanol, que es pot utilitzar com a combustible de transport, o en altres productes químics especialitzats.
En un principi, almenys, la idea seria acoblar aquests sistemes amb infraestructures existents o previstes que ja processen aigua de mar, com les dessalinitzadores. Aquest sistema és escalable perquè puguem integrar-lo potencialment en processos existents que ja estan processant l'aigua de l'oceà o en contacte amb l'aigua de l'oceà. Allà, l'eliminació de diòxid de carboni podria ser un simple complement als processos existents, que ja retornen grans quantitats d'aigua al mar, i no requeriria consumibles com additius químics o membranes.
El sistema també podria ser implementat per vaixells que processaran l'aigua mentre viatgen, per tal d'ajudar a mitigar la contribució significativa del trànsit de vaixells a les emissions globals. Ja hi ha mandats internacionals per reduir les emissions del transport marítim i això podria ajudar les companyies navilieres a compensar algunes de les seves emissions i convertir els vaixells en depuradors oceànics.
El sistema també es podria implementar en llocs com ara plataformes de perforació en alta mar o en granges d'aqüicultura. Finalment, podria conduir a un desplegament de plantes d'eliminació de carboni autònomes distribuïdes a nivell mundial.
El procés podria ser més eficient que els sistemes de captura d'aire, perquè la concentració de diòxid de carboni a l'aigua de mar és més de 100 vegades més gran que a l'aire. En els sistemes de captació directa d'aire, primer cal captar i concentrar el gas abans de recuperar-lo. Els oceans són grans embornals de carboni, però, de manera que el pas de captura ja s'ha fet per a vosaltres. No hi ha cap pas de captura, només alliberament. Això significa que els volums de material que s'han de manipular són molt més petits, la qual cosa podria simplificar tot el procés i reduir els requisits de la petjada.
La investigació continua, amb l'objectiu de trobar una alternativa al pas actual que requereixi un buit per eliminar el diòxid de carboni separat de l'aigua. Una altra necessitat és identificar estratègies operatives per evitar la precipitació de minerals que poden contaminar els elèctrodes de la cèl·lula d'alcalinització, un problema inherent que redueix l'eficiència global en tots els enfocaments informats. Hatton assenyala que s'han fet avenços significatius en aquestes qüestions, però que encara és massa aviat per informar-ne. L'equip espera que el sistema estigui llest per a un projecte de demostració pràctic d'aquí a uns dos anys.
Font: Seoni Kim et al, Procés electroquímic asimètric mediat per clorur per a l'eliminació de CO2 de l'aigua de l'oceà, Energy & Environmental Science (2023). DOI: 10.1039/D2EE03804H
