CO2 - Absorbentes selectivos en el aire: estructura de doble capa lipídica inversa que forma ácido carbámico neutro...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Química
• Ciencias del medio ambiente
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los gases de escape y el aire contienen CO2 y humedad, lo que complica la absorción selectiva de CO2.
• Se requiere energía externa para eliminar el agua del CO2 absorbido (CO2 húmedo), lo que plantea un desafío para la captura y almacenamiento de carbono (CCS) y la captura directa de aire (DAC).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar absorbentes de CO2 con una mejor selectividad para el CO2 sobre el agua.
• Investigar el potencial de los grupos hidrofóbicos para mejorar la eficiencia de la absorción de CO2 y simplificar la eliminación de agua.

Principales métodos:

• Introducción de grupos fenilo hidrofóbicos en los absorbentes de alquilamina de CO2.
• Prueba de la absorción de CO2 en el aire por las orto-, meta- y paraxilendiaminas (OXDA, MXDA, PXDA).
• Análisis de la estructura y las propiedades del adducto MXDA·CO2, incluido su comportamiento en el agua.
• Regeneración térmica de MXDA·CO2 para obtener CO2 seco y ácidos carboxílicos.

Principales resultados:

• Los grupos fenilo hidrofóbicos en las alquilaminas mejoraron significativamente la selectividad de absorción de CO2 frente al agua.
• OXDA, MXDA y PXDA demostraron absorción de CO2 del aire sin hidratación.
• MXDA·CO2 se forma como un ácido carbámico anhidro incluso en soluciones acuosas, atribuido a grupos fenilo hidrofóbicos y una estructura de doble capa lipídica inversa.
• El calentamiento de MXDA·CO2 produjo CO2 seco y ácidos carboxílicos a través de una reacción de tipo Grignard a 103-120 °C.

Conclusiones:

• Los nuevos absorbentes de CO2 basados en alquilaminas hidrofóbicas ofrecen una solución prometedora para la captura selectiva de CO2 sin hidratación.
• Los materiales desarrollados simplifican el proceso de obtención de CO2 seco, reduciendo los requisitos de energía para las aplicaciones de CCS y DAC.
• La formación única de ácido carbámico anhidro y la posterior reacción de tipo Grignard abren nuevas vías para la utilización de CO2 y la síntesis química.