Actualizado 22/09/2015 19:14 CET

Nanotubos verticales de carbono, la última solución para almacenar CO2

MADRID, 22 Sep. (EUROPA PRESS) -

   Las emisiones de la combustión de combustibles fósiles tienden a acumularse en la atmósfera de la Tierra como "gases de invernadero" a los que se culpa del aumento del calentamiento global.

   Por ello, los investigadores de todo el mundo están buscando materiales capaces de capturar y almacenar gases de efecto invernadero.

   Este objetivo común llevó a investigadores en la Universidad Técnica de Darmstadt, en Alemania, y del Instituto Indio de Tecnología de Kanpur a unirse para explorar la viabilidad de los nanotubos de carbono alineados verticalmente (VACNTs, por sus siglas en inglés) para atrapar y almacenar dos gases de efecto invernadero en particular: el dióxido de carbono (CO2) y el dióxido de azufre (SO2).

   Según informa el equipo de científicos en 'The Journal of Chemical Physics', descubrieron que la adsorción de gas en VACNTs puede verse influenciada por el ajuste de los parámetros morfológicos del espesor de los nanotubos de carbono, la distancia entre los nanotubos y su altura.

   "Estos parámetros son fundamentales para la puesta a punto de la estructura jerárquica de los poros de los VACNTs", explican Mahshid Rahimi y Deepu Babu, autores principales del artículo y estudiantes de doctorado en Química Física Teórica y Química Inorgánica en la Universidad Técnica de Darmstadt.

   "Este efecto de la jerarquía es un factor crucial para conseguir alta capacidad de adsorción, así como el transporte de masa dentro de la nanoestructura. Sorprendentemente, a partir de la teoría y mediante el experimento, se encontró que la distancia entre los nanotubos juega un papel mucho más importante en la adsorción de gas que el diámetro del tubo", matizan.

   Los materiales de carbono típicos utilizados en aplicaciones de adsorción/desorción de gas muestran enormes efectos de histéresis debido al tamaño de la estructura de poros y su distribución. La histéresis es un fenómeno en el que el estado de un material depende de su historial anterior y que se manifiesta por un retraso del efecto sobre la causa que lo produce.

   Por ello, el equipo de científicos se propuso originalmente "obtener una comprensión experimental y teórica más profundo de los fundamentos de la adsorción y la selectividad en materiales de carbono, así como su potencial de aplicación", agregan los propios expertos.

   El equipo eligió VACNTs como un material a explorar porque se crean a través de un proceso de deposición química de vapor, lo que hace posible lograr un crecimiento denso y un embalaje ajustado de manera regular de los nanotubos de carbono. Los VACNTs son "estructuras modelo ideales sobre los que se pueden probar la teoría y la experimentación", destacan Rahimi y Babu.

   El crecimiento denso y el embalaje apretado de los nanotubos de carbono es importante porque permite introducir sitios de adsorción bien definidos que se pueden explorar teóricamente y crea una simbiosis ideal entre experimento y teoría, según Rahimi.

   "Para la teoría, contamos con un método de simulación molecular para imitar el proceso de adsorción por lo que es muy similar a la experiencia. Esto nos permite predecir qué sucederá de una forma mucho más barata, así como explorar lo que está sucediendo en el sistema estudiado experimentalmente más profundamente", explica.

   Hallazgos más recientes del equipo muestran que la adsorción de gas proporcionada por los VACNTs es superior a los materiales de adsorción típicos, como el carbón poroso, las zeolitas y estructuras de metales orgánicos en un régimen de presión media (30 bares). "Esta gama de adsorción es importante para los procesos tecnológicamente relevantes como el almacenamiento de gas con fines de automoción", señala Rahimi.

   En cuanto a sus planes de futuro, el equipo continuará estudiando la adsorción de gases y la selectividad en condiciones de carga eléctrica en las estructuras VACNT. "Más allá de esto, vamos a introducir átomos específicos para lograr un dopaje elemental controlado de los nanotubos de carbono -adelanta--. Esto nos permitirá mayor precisión en la selectividad de gas. También exploraremos aberturas controladas de nanotubos de carbono en estos VACNTs para aumentar la adsorción de gas".

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