Adaptación de la morfología a nanoescala del hidrato de silicato de calcio para la captura y almacenamiento de carbono directo del aire a bajo costo

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El efecto invernadero se intensifica debido al aumento de las concentraciones de CO2 atmosférico, lo que requiere estrategias efectivas de captura de carbono.
• Las tecnologías de captura directa de aire (DAC, por sus siglas en inglés) son cruciales para la mitigación del cambio climático, pero actualmente son prohibitivas en términos de costes.
• Los materiales cementíferos ofrecen una vía de bajo costo para el secuestro de CO2, sin embargo, sus propiedades a nanoescala requieren una optimización adicional.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la morfología a nanoescala en la eficiencia de secuestro de dióxido de carbono de los materiales de hidrato de silicato de calcio (C-S-H).
• Diseñar nanoestructuras C-S-H con capacidades mejoradas de captura de carbono y costos de producción reducidos.
• Proporcionar ideas para el diseño de compuestos cementicios avanzados con carbono negativo.

Principales métodos:

• Diseñado cinco nanoestructuras C-S-H distintas (como una flor, como un cubo, como un bulto, como un híbrido, como una varilla) a través de la síntesis controlada por la morfología.
• Capacidad estimada de absorción de CO2 en condiciones simuladas de captura directa de aire (300 ppm de CO2).
• Se llevó a cabo un análisis económico para comparar los costes de producción con los materiales comerciales del DAC.

Principales resultados:

• Demostró un claro gradiente en el rendimiento de absorción de CO2 basado en la morfología de la nanoestructura C-S-H.
• Arquitecturas C-S-H tipo barra identificadas como las que presentan la mayor capacidad de absorción de CO2 (9,93 ± 0,03 mmol·g-1).
• El análisis económico reveló que los costes de producción de C-S-H tipo barra eran del 29,7% de los materiales DAC comerciales.

Conclusiones:

• La morfología a nanoescala influye significativamente en la eficiencia de secuestro de carbono de los materiales C-S-H.
• Las nanoestructuras C-S-H tipo varilla presentan una solución altamente efectiva y rentable para la captura directa de aire.
• Estos hallazgos apoyan la integración de ingeniería C-S-H para sistemas escalables de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS).