miércoles, octubre 23, 2019

Para mitigar los efectos del cambio climático

¿Cómo el veneno de hormiga puede convertirse en el biocombustible del futuro?

Un equipo de la Universidad de Rice parece haber encontrado una manera de convertir el dióxido de carbono en ácido fórmico líquido altamente purificado, que puede ser usado como biocombustible.

¿Existe una esperanza para mitigar los efectos del cambio climático? Esta es una incógnita que la comunidad científica pretende dar respuesta, pues el planeta está dando síntomas de que  una catástrofe global es inminente en las próximas décadas.

Uno de los principales elementos que contribuye con los efectos devastadores del calentamiento global es el dióxido de carbono, un potente gas de efecto invernadero y uno de los principales impulsores de la crisis climática que padece la Tierra.

Desde el comienzo de la Revolución Industrial, los niveles de CO 2 atmosférico se han triplicado y los últimos datos indican que a principios de este año se anunció que los niveles atmosféricos de CO 2 habían aumentado a 411 partes por millón, el promedio mensual más alto jamás registrado.

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Los niveles de CO 2 atmosférico se han triplicado. Foto web.

En un esfuerzo mancomunado para paliar los efectos de este elemento, los científicos han creado un dispositivo que convierte el dióxido de carbono en ácido fórmico, un veneno producido naturalmente por las hormigas que puede usarse como biocombustible.

Se trata de un prototipo de electrolizador que funciona con electricidad renovable y que produce el combustible líquido purificado en altas concentraciones, allanando el camino para un nuevo mecanismo para producir energía y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero al mismo tiempo.

Como se sabe, el CO 2 permanece en la atmósfera durante mucho más tiempo que otros elementos que son más eficientes para atrapar el calor.

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Ahora, los investigadores dirigidos por Chuan Xia, de la Universidad de Rice, Texas, han desarrollado un reactor que utiliza CO2 para producir este combustible líquido a concentraciones que podrían ser comercialmente útiles.

“El ácido fórmico es un portador de energía”, dijo Haotian Wang, quien hizo el reactor, en un comunicado.

“Es un combustible de celda que puede generar electricidad y emitir dióxido de carbono, que puede tomar y reciclar nuevamente. También es fundamental en la industria de la ingeniería química como materia prima para otros productos químicos y un material de almacenamiento para el hidrógeno que puede contener casi 1.000 veces la energía del mismo volumen de gas hidrógeno, que es difícil de comprimir. Ese es actualmente un gran desafío para coches de pila de combustible de hidrógeno”, explican los investigadores.

Es un combustible fundamental en la industria de la ingeniería química como materia prima para otros productos químicos y un material de almacenamiento para el hidrógeno que puede contener casi 1.000 veces la energía del mismo volumen de gas hidrógeno, que es difícil de comprimir.

Producción en masa

Los científicos destacan que esta propuesta se enfoca en “la conversión electrocatalítica continua de CO 2 a soluciones de combustible líquido puro en celdas que utilizan electrolitos sólidos, donde los cationes generados electroquímicamente (como H + ) y aniones (como HCOO -) se combinan para formar soluciones de productos puros sin mezclarlos con otros iones”.

El trabajo ha sido publicado en la revista Nature Energy, donde demuestran que esta celda de reducción de CO 2 con electrolitos sólidos puede modificarse para adaptarse a otras aplicaciones prácticas más complejas.

Efectos benéficos

Si bien la comunidad científica se ha abocado en los últimos años a desarrollar propuestas para “reducir” el exceso de CO2 producido por el hombre, el que sea un elemento nocivo por su efecto sobre el calentamiento global tiene algunos detractores que alegan que este gas puede tener efectos benéficos para  los seres vivos.

Por ejemplo, varios estudios han demostrado los beneficios de este gas para los cultivos, sobre todo, de café, señala un trabajo especial del diario El Comercio con fecha 2016.

Roy W. Spencer, climatólogo de la NASA, sostiene en su libro ‘The Great Global Warming Blunder: How Mother Nature Fooled the World’s Top Climate Scientists’ que “una mayor cantidad de CO2 en la atmósfera puede ser más favorable para la vida en la Tierra”.  Y así lo demuestran otros estudios que analizan el efecto del dióxido de carbono en el metabolismo de las plantas.

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Después de todo, “que el dióxido de carbono sea el alimento de las plantas se conoce desde que Nicolas  Théodore de Saussure publicó, en 1804, un estudio sobre la fotosíntesis y los químicos útiles para la vegetación.

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A partir de aquel momento, miles de experimentos han demostrado que la mayoría de las plantas crece mejor si son expuestas a mayores concentraciones de dióxido de carbono”.

Según estudios y teorías, la Tierra parece estar floreciendo con la cantidad extra de CO2 que produce la civilización humana.  Sin embargo, este gas, visto como uno de los elementos de efecto invernadero, ha movilizado a países enteros preocupados frente a un cambio climático eminente.

El reactor funcionó durante 100 horas con poca o ninguna señal de degradación, un factor importante para ampliar la tecnología como esta.

Eficiencia y conservación

El reactor que ha diseñado el grupo de científicos no necesita sal para que tenga lugar la reacción. Por lo general, las personas reducen el dióxido de carbono en un electrolito líquido tradicional como el agua salada.

Sin embargo, los investigadores emplearon en sus expermientos electrolitos sólidos que conducen protones y pueden estar hechos de polímeros insolubles o compuestos inorgánicos, eliminando la necesidad de sales.

El reactor tiene una eficiencia de conservación de energía del 42 por ciento, lo que significa que casi la mitad de la energía producida puede almacenarse en el compuesto como combustible.

De hecho, funcionó durante 100 horas con poca o ninguna señal de degradación, un factor importante para ampliar la tecnología como esta.

El equipo dice que en el futuro podrá producir reactores que produzcan incluso altas concentraciones de ácido fórmico, y que la máquina podría adaptarse para producir otros combustibles, como ácido acético, etanol o propanol.

Según la ciencia, el ácido fórmico fue aislado en 1671 por primera vez por el naturalista inglés John Ray destilándolo a partir de un montón de hormigas rojas (Formica rufa) machacadas.​​​​

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El ácido fórmico producido por las hormigas se aplica en la producción de medicamentos . Foto web.

El ácido fórmico es el que inyectan algunas especies de hormigas al morder y abejas al picar. De ahí el nombre de fórmico (del latín formica, hormiga).

En el campo de la medicina, el ácido fórmico se aplica en la producción de medicamentos destinados a combatir y eliminar específicamente verrugas y callosidades, como también las secuelas que dejan en la piel virus como VPH (Virus del papiloma humano).

En la industria del agro es donde más se emplea el ácido fórmico, debido a que sus propiedades antibacterianas de origen orgánico son un potencial, eficiente y saludable conservante y pesticida.

El uso industrial de este elemento es de alta incidencia especialmente cuando se trata del cuero. Otra industria que utiliza en posiciones relevantes el ácido fórmico es la del caucho; que lo emplea principalmente como coagulante y acidificante del látex en el proceso de elaboración.

Aparte de la propuesta de la Universidad de Rice, existen proyectos científicos que trabajan en un plan a gran escala, de sustitución de las baterías actuales para equipos como teléfonos móviles o computadoras portátiles por otras de combustible elaboradas con fórmico.

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