Uno de los mayores retos a los que se enfrenta hoy la humanidad es, sin duda, el cambio climático. Este se ve impulsado por un exceso de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera, que provoca un efecto invernadero y calienta el planeta. Aunque la solución al calentamiento global no está necesariamente clara, muchos científicos están abordando el problema. Sin embargo, según un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, la fabricación aditiva podría desempeñar un papel importante. Un grupo de investigación ha demostrado que es posible imprimir en 3D filtros para capturar el CO2 del aire.
El calentamiento global es consecuencia directa del exceso de CO2 liberado a la atmósfera como resultado de los procesos industriales y, en particular, del uso del petróleo.
Según un informe anual del Laboratorio de Monitorización Global de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), la media mundial de dióxido de carbono atmosférico fue de 417,06 partes por millón en 2022, un nuevo récord y un aumento de más del 50% respecto a los niveles preindustriales. Por no hablar de que la absorción de CO2 en los océanos ha provocado un aumento del 30% de la acidez. Pero los problemas son difíciles de resolver. Aunque lo ideal sería dejar de utilizar los combustibles fósiles que contribuyen al problema, muchos temen que eso perturbe nuestro modo de vida. Por eso se buscan activamente formas de capturar y almacenar el CO2 que ya está en la atmósfera.
Recientemente, investigadores de NC State demostraron que era posible crear filtros de captura de dióxido de carbono mediante impresión 3D. Concretamente, imprimiendo en 3D un material de hidrogel capaz de contener anhidrasa carbónica. Esto es importante porque esta enzima es capaz de acelerar una reacción que transforma el CO2 y el agua en bicarbonato. Jialong Shen, profesor adjunto de investigación de ingeniería textil, química y ciencias en NC State y autor principal del estudio, explicó: “Este proceso de impresión 3D hace que todo sea más rápido y preciso. Si se tiene acceso a una impresora y a las materias primas, se puede fabricar este material funcional. Formulamos el hidrogel de manera que fuera lo bastante resistente mecánicamente para imprimirlo en 3D, y también para extruirlo en un filamento continuo”.
Filtros de CO2 impresos en 3D
Así, los investigadores utilizaron la impresión en 3D como método más rápido y versátil para crear los filtros para capturar CO2. Recurrieron a un proceso que casi parece un cruce entre la impresión 3D por extrusión y la fotopolimerización, similar a la inyección de material. Para ello crearon una «tinta» de impresión 3D a partir de dos compuestos orgánicos diferentes y anhidrasa carbónica.
A continuación, pudieron imprimir filamentos de hidrogel en una rejilla bidimensional mientras solidificaban la solución con luz ultravioleta. Era importante fabricar un hidrogel que no sólo pudiera extruirse en un filamento continuo, sino que también fuera lo bastante resistente para imprimirse en 3D.
En definitiva, el resultado fue satisfactorio. Según un comunicado de prensa, en un experimento a pequeña escala lograron capturar el 24% del CO2 de una mezcla gaseosa. Aunque esta cifra fue menor que en pruebas anteriores, podría atribuirse al hecho de que el filtro tenía menos de una pulgada de diámetro. Además, es posible hacer los filtros más grandes y de diferentes formas para apilarlos en una gran columna y aumentar así la eficacia. Las pruebas de durabilidad del filtrado también revelaron que conservaba el 52% de su rendimiento inicial de captura de carbono después de más de 1.000 horas.
Sonja Salmon, coautora del estudio y profesora asociada en NC State, concluye: “Este trabajo está aún en una fase temprana, pero nuestros resultados sugieren que hay nuevas formas de fabricar materiales para dispositivos de captura de carbono. Ofrecemos una esperanza para reducir el CO2”.
