Las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono en el último medio siglo han causado un aumento abrupto en los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera. Exacerba el efecto invernadero y el calentamiento global. Por lo tanto, eliminar las emisiones de dióxido de carbono de fuentes estacionarias importantes es una de las mitigaciones más importantes para combatir la crisis del cambio climático.
En un estudio reciente, científicos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte demostraron que la impresión 3D se puede utilizar para crear filtros para capturar dióxido de carbono. Específicamente hicieron un hidrogel capaz de contener anhidrasa carbónica, una enzima que acelera la conversión de dióxido de carbono y agua en bicarbonato.
El autor principal del estudio, Jialong Chen, profesor asistente de investigación de ingeniería textil, química y ciencia en NC State, dijo: «Este proceso de fabricación, utilizando la impresión 3D, hace que todo sea más rápido y preciso. Puede fabricar estos materiales funcionales si tiene acceso a una impresora y materias primas».
Los científicos mezclaron una solución que contenía dos compuestos orgánicos diferentes, o «tinta» de impresión, y una enzima llamada anhidrasa carbónica. Luego imprimieron hilos de hidrogel en forma de hilo en una red bidimensional. Al mismo tiempo, solidifican la solución con luz ultravioleta a medida que se imprime.
El hidrogel está diseñado para extruirse en un filamento continuo y es lo suficientemente fuerte mecánicamente para la impresión 3D. Nuestras células, que contienen enzimas en regiones segmentadas, llenas de líquido y llenas de líquido, sirvieron como modelo para nuestro diseño. Entornos como ese son ideales para permitir la actividad enzimática.
Se investigó la eficacia de la matriz de carbono del filtro y los científicos también evaluaron las propiedades del material para determinar qué tan bien se dobla y tuerce. En un experimento a pequeña escala, descubrieron que el filtro captura el 24% del dióxido de carbono en una mezcla gaseosa. El filtro tenía menos de una pulgada (2 cm) de diámetro. Sin embargo, se pueden hacer más grandes y en otras formas modulares para apilarse en una columna larga, aunque la tasa de captura es menor que la que se logró en diseños anteriores. Esto puede mejorar la efectividad de la captura.
Shane dijo, «Para obtener una tasa de captura más alta, necesitaríamos aumentar el diámetro del filtro o apilar más filtros uno encima del otro. No creemos que eso sea un problema. Esta fue una prueba preliminar a pequeña escala para facilitar la pruebas.»
Cuando se trata de la durabilidad de la filtración, se ha descubierto que el material logra un rendimiento inicial de captura de carbono del 52 % después de más de 1000 horas.
La coautora del estudio, Sonia Salmon, profesora asociada de ingeniería textil, química y ciencia en NC State, dijo: «Este trabajo aún se encuentra en su etapa inicial, pero nuestros hallazgos sugieren que hay nuevas formas de fabricar materiales para dispositivos de captura de carbono. Ofrecemos esperanza para la captura de carbono».
Referencia de la revista:
- Jialong Chen, Sen Zhang, Xiaoming Fang, Sonya Salmón. Filamentos de hidrogel flexibles PEG-DA/PEO reticulados con anhidrasa carbónica mejorada con UV extruidos y redes duraderas de captura de dióxido de carbono. geles, 2023; 9 (4): 341 DOI: 10.3390/gel
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