Difusión efectiva ajustable de CO2 en espuma acuosa

Área de la Ciencia:

• Ciencias de las superficies y coloides
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• Las espumas acuosas poseen grandes superficies de gas/líquido, lo que facilita el intercambio dinámico de componentes fluidos.
• Las espumas de gas binario, con burbujas que contienen dos gases de diferentes afinidades líquidas, presentan oportunidades para una separación de gases rentable.
• La evolución de la estructura de espuma en sistemas de un solo gas se rige por la maduración de Ostwald debido a las diferencias de presión de Laplace.

Objetivo del estudio:

• Investigar la evolución estructural de espumas 2D cargadas de dióxido de carbono (CO2) expuestas al aire.
• Desarrollar un modelo que describa la difusión y el transporte de gases dentro de espumas de gases binarios.
• Explorar el potencial de retención y liberación de gases sintonizables en las espumas.

Principales métodos:

• Investigación experimental de espumas 2D cargadas de CO2 expuestas al aire.
• Derivación de un modelo de difusión no lineal para el transporte de gases en espumas.
• Modelado de las espumas como medios homogéneos efectivos utilizando las relaciones de permeabilidad de los gases.

Principales resultados:

• Se ha observado la formación de una corteza de pequeñas burbujas en el frente de espuma durante la exposición al CO2.
• Desarrollo de un modelo de medio eficaz en el que la difusividad del gas depende de la estructura de la espuma y la permeabilidad de la película.
• Se ha demostrado que la difusividad efectiva puede ajustarse entre los límites de difusión líquida y atmosférica.

Conclusiones:

• La evolución de la espuma de gas binario está influenciada por las diferencias de presión parcial, además de los efectos capilares.
• La relación de permeabilidad del gas a través de las películas de jabón es crítica para controlar el transporte de gas.
• Los sistemas de espuma ofrecen capacidades de retención y liberación de gases ajustables mediante la manipulación de la composición atmosférica.