Captura Directa de Aire: Cómo un Reactor de Próxima Generación Podría Lograr una Adopción Generalizada

Un equipo de ingenieros innovadores de la Universidad Rice ha logrado un hito importante en la industria de captura de carbono con su último desarrollo que podría revolucionar el mercado. Los investigadores crearon con éxito un reactor electroquímico que puede mejorar la captura de carbono de la atmósfera con una eficiencia sin igual y sin subproductos nocivos. Así es como este nuevo método de captura directa de aire podría acercar al mundo un paso más a lograr emisiones netas de carbono cero en el futuro.

Las Emisiones Alcanzan Nuevas Alturas Resultando en Desastres Climáticos

Un informe publicado en BioScience que estudia el estado actual del clima encontró que el mundo está “al borde de un desastre climático irreversible.”  El mismo estudio mostró que las emisiones de combustibles fósiles han aumentado a un máximo histórico. Este crecimiento se destacó por el hecho de que los 3 días más calurosos jamás registrados ocurrieron en julio de 2024. Además, las temperaturas de la superficie del mar alcanzaron nuevos récords en 2024 en varias regiones.

Todos estos datos climáticos apuntan al hecho indiscutible de que es hora de que los gobiernos tomen la iniciativa. Afortunadamente, existen varias opciones disponibles. Impulsar la sostenibilidad y la renovabilidad está en el núcleo de este enfoque. Desde promover más vehículos eléctricos y fuentes de energía alternativas hasta gravar a los fabricantes derrochadores, hay soluciones que vale la pena seguir.

Cabe destacar que no existe una única opción que pueda resolver este problema. Las personas deberán cambiar sus hábitos junto con los avances tecnológicos para lograr el éxito. Una de esas tecnologías, la captura, uso y almacenamiento de carbono (CCUS), se considera una de las mejores formas de ayudar a alcanzar estos objetivos.

Captura Directa de Aire – Métodos Actuales

Reducir las emisiones de carbono es una prioridad para los ambientalistas a nivel mundial. En particular, la captura directa de aire es el método más popular para eliminar CO2 de la atmósfera. Existen varias formas de iniciar este proceso. Sin embargo, todas requieren el uso de químicos peligrosos que generan subproductos, o se necesita una gran cantidad de energía para completar el proceso de extracción.

Los métodos más populares utilizan químicos para unir los átomos de carbono y oxígeno de las moléculas de gas a otros compuestos en líquidos seleccionados específicamente. El CO2 se introduce mediante una corriente de gas mezclado de diferentes concentraciones y presiones para atrapar las moléculas de dióxido en el líquido. Una vez contenidas en la solución, comienza el proceso de extracción de CO2.

El proceso de extracción es la parte que más energía consume del procedimiento. Dependiendo de las opciones de gas, puede requerir múltiples pasos y ubicaciones altamente especializadas. Los métodos más comunes para extraer CO2 de los solventes implican calor, reacciones químicas o procesos electroquímicos. Además, el tipo de solvente utilizado determina la intensidad y efectividad de este enfoque.

Sorbentes a Base de Aminas

La solución más popular utilizada para la captura de carbono son los sorbentes a base de aminas. Esta solución es eficaz para atrapar CO2 sin consumir mucha energía. Sin embargo, la solución es inestable y tóxica, lo que genera riesgos adicionales y costos de almacenamiento tras el proceso.

Hidróxido de Sodio y Potasio

Los científicos también han introducido un enfoque menos tóxico que utiliza hidróxidos de sodio o potasio como solvente atrapador. Esta estrategia crea enlaces sólidos entre el CO2 y los átomos del solvente. El problema es que los enlaces son tan fuertes que requieren una enorme cantidad de calor para romperse y liberar el carbono. Por lo tanto, este método es costoso y requiere mucho equipo especializado.

Estudio del Reactor PSE para Captura Directa de Aire

Reconociendo las limitaciones de estas tecnologías y la clara demanda de una solución más sostenible y fácil de integrar, los ingenieros de la Universidad RICE trabajaron en la creación del primer dispositivo de captura directa de aire a temperatura ambiente. El equipo publicó sus hallazgos en Nature Energy¹.

El informe presenta el reactor PSE (Electrolito Sólido Poroso). Este dispositivo de regeneración electroquímica depende de la energía eléctrica para separar el carbono del aire en lugar de calor u otros métodos más costosos. El reactor descrito integra una capa de electrolito sólido poroso, lo que permite a los investigadores optimizar los aportes eléctricos. Estos aportes dictan el movimiento iónico y la transferencia de masa, desplazando las moléculas de CO2 mediante corriente en lugar de químicos.

Resultados de Pruebas del Reactor PSE para Captura Directa de Aire

El reactor demostró con éxito que podía eliminar CO2 sin necesidad de calor. Su estructura modular de tres cámaras permite al reactor separar el absorbente alcalino en una y dióxido de carbono de alta pureza en la otra. El equipo descubrió que el reactor podía dividir selectivamente soluciones de NaHCO3/Na2CO3 con una capacidad de captura del 90 %. De manera impresionante, el reactor solo requirió una mínima cantidad de energía y mostró ser resistente en diferentes mezclas.

Generación de Hidrógeno

El informe también encontró que el proceso puede usarse para cogenerar hidrógeno. El combustible de hidrógeno ya se utiliza para alimentar una variedad de dispositivos, calentar hogares y mucho más. Las pilas de combustible de hidrógeno pueden producir electricidad de forma limpia y eficiente. Tiene sentido incorporarlas al objetivo general del equipo de impulsar la sostenibilidad a nuevos niveles.

Beneficios que el Reactor PSE de Captura Directa de Aire Aporta al Mercado

Esta investigación aporta muchos beneficios. En primer lugar, todo el proyecto se basa en tecnologías ya disponibles y probadas. Esta estrategia hace que la iniciativa sea más práctica. Es más fácil de integrar, capacitar a nuevos usuarios e innovar el proceso, ya que productos como las pilas de combustible de hidrógeno están disponibles comercialmente desde hace una década.

Rentable

Otro beneficio importante del reactor PSE es sus bajos costos operativos y de construcción. Las empresas pueden ahorrar fondos al usar este enfoque en lugar de opciones intensivas en calor o derrochadoras. Por ello, muchos ven esta tecnología como un paso importante para reducir el precio de la captura de emisiones.

Reducción de Barreras Energéticas

Otro beneficio importante de reducir el consumo energético es que abre la tecnología a más aplicaciones e industrias. El informe destacó el bajo consumo energético del proceso, demostrando que podría ahorrar a las empresas una gran cantidad de tiempo en el futuro.

Escalable

La escalabilidad es otro beneficio que no puede pasarse por alto. El reactor PSE puede lograr resultados impresionantes de captura de carbono sin requerir una inversión masiva en infraestructura como las plantas de procesamiento de CO2 actuales. Por lo tanto, esta solución se adapta mejor a la economía actual.

Limpio

Uno de los mayores beneficios que el reactor PSE aporta al mercado es su capacidad de procesamiento limpio. El informe demostró cómo puede separar CO2 sin dejar subproductos de desecho. Estos resultados muestran que el nuevo método brinda alta sostenibilidad.

Flexibilidad

El reactor PSE se probó bajo diferentes condiciones ambientales para observar cómo afectaba su rendimiento. Se encontró que el reactor tiene una adaptabilidad superior a distintas reacciones de cátodo y ánodo, lo que lo convierte en la solución ideal para la captura directa de CO2 en la mayoría de los escenarios.

Integración

Integrar la mayoría de los métodos de captura de CO2 es un proceso laborioso. Este nuevo enfoque reducirá los tiempos de integración al eliminar la necesidad de calor o químicos. El generador totalmente eléctrico es mucho más fácil de introducir en los sistemas empresariales que sus predecesores, abriendo la puerta a altas tasas de adopción.

Investigadores

Los investigadores de la Universidad Rice Xiao Zhang, Zhiwei Fang, Peng Zhu, Yang Xia y Haotian Wang encabezaron el proyecto. Cabe destacar que Wang ha trabajado en procesos de descarbonización durante años. Ahora, el equipo pretende ampliar sus pruebas para ver cómo se desempeña en operaciones a escala industrial.

Empresas que Pueden Beneficiarse del Estudio de Investigación de Captura Directa de Carbono del Aire

El sector de captura de carbono sigue expandiéndose y el interés en las empresas que operan en el mercado ha crecido. La combinación de desastres naturales más frecuentes y el renovado interés de los legisladores por introducir leyes centradas en el medio ambiente, como el impuesto al carbono, ha generado oportunidades únicas para las compañías bien posicionadas.

NET Power Inc

NPWR Gráfico de precios

Empresa de energías renovables con sede en Carolina del Norte, NET Power Inc (NPWR ) fue fundada en 2010 para crear una turbina de energía eléctrica que no produjera emisiones al aire. La compañía logró su objetivo gracias al apoyo de varios inversores estratégicos e investigadores. Hoy, es uno de los principales proveedores de turbinas de CO2 supercrítico de alta presión.

Estos dispositivos recirculan las emisiones de CO2 para reducir los costos operativos y eliminar la contaminación del aire. El proyecto ha sido un gran éxito y muchos lo consideran un paso crucial en la preparación para la creciente demanda eléctrica que los sistemas de IA han impuesto a la red.

NET Power Inc. cuenta con el respaldo de Occidental, Baker Hughes (BKR ), Constellation y SK Group. Esta red, en coordinación con su enfoque innovador de generación de energía, convierte la acción de NET Power Inc. en una adquisición inteligente para los operadores que buscan acceso al sector de energía limpia.

Aker Carbon Capture

Aker Carbon Capture es un proveedor principal de dispositivos comerciales de captura de CO2. El proyecto se lanzó en agosto de 2020 y es una subsidiaria de la empresa de inversión Aker Horizons. Esta firma de inversión se centra en lanzar compañías de tecnología limpia con el potencial de revolucionar el mercado.

Es notable que Aker Carbon Capture haya experimentado altibajos. El proyecto recibió la primera restricción de captura y almacenamiento de carbono para una planta de cemento en el mundo. En agosto de 2024, se convirtió en la primera empresa en lograr un contrato para diseñar e integrar una planta de captura de carbono a gran escala que atiende a una instalación de pulpa y papel en EE. UU.

Las acciones de Aker Carbon Capture, que solo están disponibles OTC, mostraron una disminución constante en los últimos años. Sin embargo, sus recientes resultados del tercer trimestre mostraron que la empresa posee 4,5 mil millones de NOK en efectivo y una posición de capital sólido de 5,5 mil millones de NOK.

Este crecimiento se impulsó mediante una asociación estratégica con SLB, lo que dio lugar a la creación de SLB Capture. Los analistas ven esta asociación como una señal de “compra” para ACC.OL, que está estratégicamente posicionada para crecer en la economía de captura de carbono.

Mejoras en la Tecnología de Captura Directa de Aire Podrían Impulsar la Economía Verde

Al examinar las ventajas de la captura directa de carbono del aire cuando se combina con energías y prácticas renovables, es fácil entender por qué muchos consideran que este es el mejor enfoque para prevenir un colapso climático. Esta última investigación lleva el proceso de captura de CO2 adelante, haciendo posible introducir dispositivos de captura de CO2 a una escala completamente nueva. Por lo tanto, la tecnología está lista para el siguiente paso en pruebas y luego su despliegue.

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Referencia del Estudio:

^{1. Zhang, X., Fang, Z., Zhu, P., et al. (2025). Regeneración electroquímica de CO₂ de alta pureza a partir de (bi)carbonatos en un reactor de electrolito sólido poroso para una captura de carbono eficiente. Nature Energy, 10(1), 55–65. https://doi.org/10.1038/s41560-024-01654-z}