Adsorbentes esféricos de MgSiO3-NH2 con química superficial optimizada para la captura directa de CO2 mejorada por la...

Sus antecedentes:

• Los adsorbentes sólidos funcionalizados con amina son prometedores para la captura directa de aire (DAC) de CO2.
• El despliegue práctico se ve obstaculizado por la adsorción dependiente de la humedad y el bajo rendimiento en lecho empacado debido a la morfología de las partículas y las finas.
• Las estrategias actuales a menudo se centran en la capacidad intrínseca, descuidando las limitaciones a nivel de proceso.

Objetivo del estudio:

• Abordar las limitaciones a nivel de proceso de los adsorbentes funcionalizados con amina para DAC.
• Integrar el control de la morfología de las partículas con la optimización de la química superficial.
• Desarrollar adsorbentes con adsorción dependiente de la humedad mejorada y operabilidad en lecho empacado.

Principales métodos:

• Se sintetizaron partículas esféricas uniformes de silicato de magnesio (aprox. 15 μm) utilizando una ruta de emulsión de agua en aceite.
• Se aplicó un pretratamiento ácido controlado para optimizar la accesibilidad de los grupos hidroxilo superficiales para el injerto de amina.
• Se investigó el comportamiento de adsorción-desorción de CO2 bajo diferentes condiciones de humedad y regeneración.

Principales resultados:

• Se logró una captura de CO2 mejorada por la humedad, con capacidades de 1.7–1.8 mmol/g al 50% de humedad relativa (cuatro veces mayor que en condiciones secas).
• Se observó un cambio mecanicista inducido por la humedad de carbamato a formación de bicarbonato asistida por agua.
• Se demostró la regeneración completa a 100 °C y un rendimiento estable durante diez ciclos.

Conclusiones:

• Los adsorbentes de amina de silicato de magnesio esférico con morfología controlada ofrecen una captura de CO2 mejorada, particularmente en ambientes húmedos.
• La estrategia de diseño integrado supera eficazmente las limitaciones de los adsorbentes tradicionales.
• La investigación futura debería centrarse en la durabilidad a largo plazo, la robustez mecánica y la viabilidad tecno-económica para la escalabilidad.