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Algunos de los materiales más delgados conocidos por la humanidad podrían ser la clave para superar los desafíos del calentamiento global.
Crédito de la foto: Dmitry Demidovich/Shutterstock.com
Los compuestos MXene y MBene son increíblemente delgados y bidimensionales, con una superficie significativa. Esta propiedad les permite absorber moléculas de dióxido de carbono de la atmósfera. Esta propiedad podría ayudar a mitigar los efectos nocivos del cambio climático al almacenar de forma segura el dióxido de carbono.
La profesora de UC Riverside, Mihri Ozkan, y sus colaboradores explican el potencial de los MXenes y MBenes en las tecnologías de captura de carbono en su investigación reciente. El estudio fue publicado el 4 de octubre.Th2023, en la revista química.
En esta revisión, realizamos un análisis exhaustivo y propusimos estrategias para la implementación generalizada de estos materiales en aplicaciones a gran escala.. Sus propiedades únicas los convierten en excelentes candidatos para la captura de carbono..
Mihri Ozkan, Profesor de Cambio Climático, Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, Facultad de Ingeniería Bourns
Según Ozkan, estos materiales bidimensionales pueden diseñarse específicamente para capturar específicamente dióxido de carbono. Una de sus principales ventajas es su notable selectividad por el dióxido de carbono, una propiedad que se logra mediante un proceso conocido como ingeniería de distancia entre capas. Además, estos materiales exhiben una sólida estabilidad mecánica y mantienen su integridad estructural incluso después de numerosos ciclos de captura y liberación de carbono.
A medida que aumentan las emisiones de dióxido de carbono causadas por el hombre, el desarrollo de tecnologías de captura de carbono se ha convertido en una necesidad crítica. Los pronósticos sugieren que la temperatura del planeta podría aumentar 1,5°C por encima de los niveles preindustriales en la próxima década, lo que provocaría un aumento en la frecuencia y gravedad de los fenómenos meteorológicos extremos, empeoraría las sequías y las malas cosechas, aumentaría la migración humana y la inestabilidad política podría promover.
Estas consecuencias negativas subrayan la necesidad urgente e inmediata de realizar esfuerzos concertados para reducir las emisiones de carbono y mitigar los efectos del cambio climático.
Investigadores de la Universidad de Drexel en Filadelfia hicieron el descubrimiento innovador de MXenes y MBenes a principios de la década de 2010. MXene es un compuesto inorgánico que consiste en capas atómicamente delgadas de carburos, nitruros o carbonitruros de metales de transición.
Por el contrario, los MBenes son boruros de metales de transición dimensionales derivados del boro. Estos compuestos se producen mediante procesos de grabado químico y tienen redes cristalinas caracterizadas por estructuras ortorrómbicas y hexagonales repetidas.
Ozkan explicó que estos materiales pueden integrarse eficazmente en las tecnologías existentes, incluidas las desarrolladas por la empresa suiza Climework AS. Estos sistemas están diseñados para capturar dióxido de carbono directamente de la atmósfera y almacenarlo de forma segura para un almacenamiento seguro a largo plazo.
Antes de que estos compuestos puedan usarse eficazmente en dispositivos de captura de carbono, Ozkan dice que se deben superar varios desafíos técnicos. El primero de ellos es la necesidad de superar los cuellos de botella de síntesis asociados con la producción de gran volumen.
Otras barreras a la expansión de la fabricación incluyen problemas como la mezcla no uniforme, los gradientes de temperatura y los problemas de transferencia de calor. Sin embargo, estos desafíos son superables.
Ozkan sugiere que un enfoque de arriba hacia abajo es el más adecuado para lograr la síntesis de MXene a gran escala. Esto implica ampliar los procesos de grabado húmedo o desarrollar otros nuevos para satisfacer la demanda.
Los coautores del artículo incluyen a Kathrine AM Quiros, Jordyn M. Watkins, Talyah M. Nelson, Navindra D. Singh, Mahbub Chowdhury, Thrayesh Namboodiri, Kamal R. Talluri y Emma Yuan de la UCR.
Referencia de la revista:
Özkan, M., et al. (2023) Contención del contaminante CO2 mediante el uso de MXenes y MBenes bidimensionales. química. doi.org/10.1016/j.chempr.2023.09.001.
Fuente: https://www.ucr.edu/
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