En la lucha contra el cambio climático, es muy importante capturar dióxido de carbono (CO₂) de las emisiones industriales. Pero los métodos actuales, como la absorción química, son caros y están relacionados con la energía. Los científicos tienen un átomo largo y delgado de grafina, como una alternativa prometedora a la separación de los gases materiales extremadamente fuertes, pero haciendo grandes áreas, las membranas de grafina efectivas han sido un desafío.
Ahora, un equipo de EPFL, encabezado por el profesor Kumar Agarwal, ha desarrollado una técnica expansiva para hacer membranas de grafín inseguras que filtran CO₂ con una mezcla de gas. Desde su punto de vista, los costos de producción disminuyen, al tiempo que mejoran la calidad y el rendimiento de la membrana, el camino hacia la captura de carbono y las aplicaciones más allá del mundo real se pavimentan.
La membrana de grafina es mejor para aislar gases porque pueden diseñar ₂ con el tamaño correcto con el tamaño correcto mientras detienen moléculas grandes como el nitrógeno. Esto los hace idealizar para obtener su emisión de centrales eléctricas y procesos industriales. Pero hay una trampa: es difícil y costoso preparar estas membranas en una escala significativa.
La mayoría de los métodos actuales se basan en una lámina costosa de cobre para mejorar la grafina de alta calidad necesaria para las membranas y requieren técnicas de manejo delicadas que a menudo introducen grietas, reduciendo la eficiencia de la membrana. El desafío es encontrar una manera de hacer las membranas de grafina rentables, reproductivas, grandes y de alta calidad.
El equipo de EPFL enfrentó estos desafíos. Primero, desarrollaron un método para cultivar grafina de alta calidad en una lámina de cobre de bajo costo, lo que redujo drásticamente los costos del material. Posteriormente, mejoran un proceso químico usando OZ (O₃) para aumentar los pequeños agujeros en la grafina, lo que permite la filtración de co₂ altamente seleccionada. Significativamente, mejoran la forma en que el gas interactúa con la grafina asegura la uniformidad en grandes áreas.
Para resolver el problema de la fragilidad de la membrana, los investigadores también introdujeron una nueva técnica de transferencia. En lugar de flotar la delicada película de grafina, que a menudo causa grietas, diseñaron un proceso de transferencia directa dentro del módulo de membrana que elimina los problemas de manejo y reduce la tasa de falla cercana a cero.
Utilizando su nuevo enfoque, los investigadores crearon con éxito membranas de grafina de 50 cm con una integridad mucho mayor que la que ya era posible. Las membranas demostraron una extraordinaria permeabilidad de gas selectiva y alta, lo que significa que permiten Co₂ de manera efectiva al detener los gases no deseados.
Además, al mejorar el proceso de oxidación, lograron aumentar la densidad de los agujeros de silicoto de la capa, promoviendo aún más el rendimiento. La competencia se asemeja a que mejorar el flujo de gas a través de la membrana jugó un papel importante en el logro de estos resultados.
Este progreso puede cambiar el juego para la captura de carbono. Las tecnologías tradicionales de captura de co₂ se basan en procesos químicos relacionados con la energía, lo que hace que sea complejo generalizado complejo y costoso. Por otro lado, las membranas de grafina no necesitan entrada de calor y requieren trabajar utilizando una filtración simple impulsada por la presión, lo que reduce significativamente el consumo de energía.
Más allá de la detención del carbono, este procedimiento también se puede aplicar a otros requisitos de separación de gases, incluida la purificación de hidrógeno y la producción de oxígeno. Con su proceso de producción en expansión y materiales rentables, la grafina de innovación EPFL acerca un paso más al reinado comercial.
