Científicos de la ETH Zúrich han desarrollado cuentas de proteína biodegradables fabricadas a partir de residuos de la industria láctea y de la producción de tofu que pueden capturar dióxido de carbono directamente de la atmósfera. El material innovador, descrito en la revista Nature Reviews Materials, ofrece una alternativa más eficiente y respetuosa con el medio ambiente que muchas tecnologías de captura de carbono existentes. Al transformar subproductos de la industria alimentaria en una herramienta para combatir el cambio climático, los investigadores han demostrado un enfoque creativo frente a dos desafíos ambientales urgentes de forma simultánea.
Las cuentas se producen mediante un proceso de varios pasos que comienza con la extracción de proteínas del suero de leche, un subproducto líquido de la fabricación de queso, y de las aguas residuales generadas durante la producción de tofu. Los investigadores ensamblaron las proteínas extraídas en estructuras denominadas fibrillas amiloides, formaciones largas y filamentosas con una notable estabilidad estructural. Las fibrillas se combinaron luego con hidróxido de potasio y se procesaron en cuentas porosas de entre 0,5 y 1 centímetro de diámetro. El material resultante se asemeja a pequeñas esponjas capaces de absorber dióxido de carbono del aire circundante.
En las pruebas de laboratorio, las cuentas demostraron un rendimiento impresionante. Un gramo del material capturó 97 miligramos de dióxido de carbono del aire ambiente, una tasa que se compara favorablemente con muchas soluciones comerciales de captura de carbono. El hidróxido de potasio incorporado en la estructura de las cuentas reacciona con el CO2 atmosférico, atrapándolo dentro de la red porosa. Lo que hace que este enfoque sea particularmente prometedor es que las cuentas liberan el dióxido de carbono capturado a temperatura ambiente, a diferencia de muchos sistemas convencionales de captura que requieren procesos de calentamiento intensivos en energía para regenerar el material de absorción.
El mecanismo de liberación a temperatura ambiente representa una ventaja significativa sobre las tecnologías existentes. Los sistemas tradicionales de captura de carbono a menudo requieren calentar los materiales a varios cientos de grados Celsius para liberar el CO2 atrapado, consumiendo cantidades sustanciales de energía y compensando parcialmente los beneficios ambientales de capturar carbono en primer lugar. Las cuentas de la ETH Zúrich evitan por completo ese cuello de botella energético, lo que potencialmente hace que la tecnología sea mucho más práctica y rentable para su despliegue generalizado en entornos industriales y comerciales.
Los investigadores enfatizaron que la tecnología fue diseñada para ser escalable desde el principio. El proceso de fabricación por pulverización utilizado para formar las cuentas es compatible con las técnicas de producción industrial existentes, lo que significa que las fábricas podrían adoptar la tecnología sin necesitar infraestructura de fabricación completamente nueva. Además, debido a que las cuentas son biodegradables, no generan los flujos de residuos persistentes asociados con materiales sintéticos de captura de carbono, que a menudo dependen de polímeros derivados del petróleo que persisten en el medio ambiente durante décadas.
El desarrollo representa un ejemplo convincente del pensamiento de economía circular, en el que los residuos de una industria se convierten en un recurso valioso para otra. Las industrias láctea y de tofu a nivel mundial generan millones de toneladas de aguas residuales ricas en proteínas anualmente, gran parte de las cuales actualmente ingresa a sistemas de tratamiento de residuos o se descarga al medio ambiente. Al canalizar estos subproductos hacia materiales de captura de carbono, el equipo de la ETH Zúrich ha identificado un camino que podría reducir simultáneamente los residuos de la industria alimentaria, disminuir los niveles atmosféricos de dióxido de carbono y proporcionar un producto económicamente viable para el creciente mercado de captura de carbono.
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