¿Y si pudiéramos fabricar grafito para baterías usando el dióxido de carbono que ya está en el aire? Aunque parece una idea demasiado buena para ser cierta, un grupo de químicos acaba de demostrar que es posible y, además, logró observar por primera vez cómo ocurre el proceso.
La técnica utiliza sales fundidas calentadas a unos 500 °C. Al introducir electrodos y aplicar electricidad, los investigadores consiguen separar los átomos del CO₂ y convertir el carbono en un material sólido, como el grafito. El estudio fue publicado en Nature Communications.
Peróxido
Durante décadas, los científicos sabían que la reacción funcionaba, pero no tenían una imagen clara de lo que ocurría dentro de esas sales a nivel molecular. Ahora, un equipo dirigido por el físico químico Sander Ratso, de la Universidad de California en Berkeley, consiguió observar la transformación en tiempo real.
El equipo empleó espectroscopía Raman, una técnica que permite detectar las vibraciones de los enlaces químicos mientras ocurre una reacción. Los investigadores descubrieron que el proceso sigue dos etapas y que un compuesto llamado peróxido adsorbido en carbono aparece justo cuando empieza a depositarse el carbono.
Los científicos habían propuesto desde 1999 que el peróxido podía participar en esta reacción. Las nuevas observaciones aportan evidencia directa de que actúa como intermediario durante la transformación del CO₂ en carbono.
El tipo de carbono obtenido también cambió según el material utilizado como cátodo, el electrodo donde se deposita el carbono. Con níquel puro aparecieron nanotubos y estructuras parecidas a pequeñas placas. Con una aleación llamada Inconel 600 predominaron las placas, mientras que el oro produjo grupos de carbono amorfo. El tungsteno generó más carbono amorfo y unas estructuras llamadas nanocebollas de carbono.
Aplicaciones
Esto podría permitir ajustar el proceso para fabricar exactamente el tipo de carbono que necesitan las baterías, las pilas de combustible y otros equipos industriales.
La posibilidad resulta especialmente interesante porque fabricar estos materiales mediante métodos convencionales puede generar grandes cantidades de emisiones. Si la electricidad utilizada para la electrólisis proviene de fuentes como la energía solar, eólica o nuclear, el proceso podría incluso retirar CO₂ de la atmósfera y transformarlo en materiales útiles.
Varias empresas ya producen desde kilogramos hasta toneladas de carbono mediante esta tecnología. Sin embargo, hasta ahora habían tenido que ajustar las condiciones mediante ensayo y error. Observar la reacción mientras ocurre podría acelerar ese desarrollo y permitir fabricar materiales con propiedades más precisas.
Eso no significa que convertir CO₂ en grafito vaya a resolver por sí solo el cambio climático. La captura y utilización del carbono tiene límites. Pero si los investigadores consiguen reducir la temperatura necesaria y utilizar sales baratas, esta tecnología podría convertirse en una forma de producir materiales para baterías mientras se aprovecha parte del carbono que ya está en la atmósfera.