{"id":134120,"date":"2019-10-11T08:08:52","date_gmt":"2019-10-11T07:08:52","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134120"},"modified":"2019-10-11T08:08:52","modified_gmt":"2019-10-11T07:08:52","slug":"hacia-un-ciclo-sostenible-de-carbono","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2019\/10\/11\/134120","title":{"rendered":"Hacia un ciclo sostenible de carbono"},"content":{"rendered":"

Autor: <\/strong>Juan Jos\u00e9 Vilatela Garc\u00eda. Instituto IMDEA Materiales<\/span><\/span><\/p>\n

El eje conductor de la ciencia de materiales de hoy en d\u00eda se debe centrar prioritariamente en mitigar directa o indirectamente las emisiones de gases invernadero de la actividad humana. Estudios recientes nos dan una gu\u00eda para navegar a trav\u00e9s de los enormemente complejos retos tecnol\u00f3gicos asociados, poniendo el foco en transformar el transporte y la industria, contribuyentes de cerca del 62% de emisiones de CO<\/span>2<\/span><\/sub>. Estamos urgidos tambi\u00e9n a acelerar el paso. A pesar de los loables objetivos de sostenibilidad liderados por Europa hacia el 2050, las proyecciones muestran una realidad alarmante; la producci\u00f3n de acero y aluminio, los materiales con mayores emisiones asociadas, se duplicar\u00e1n en 30 a\u00f1os [1]. <\/span><\/span><\/p>\n

Una estrategia prometedora es el reemplazo de metales altamente emisores por nuevos materiales de carbono, m\u00e1s ligeros, evidentemente, pero sobre todo, fabricados mediante procesos de menores emisiones. El punto de partida es usar procesos para transformar catal\u00edticamente una fuente de carbono, por ejemplo gas natural, en materiales estructurales y conductores el\u00e9ctricos.\"\"<\/a><\/strong><\/span><\/span>\u00a0De cara al objetivo de reducir emisiones mediante el reemplazo de metales, la reacci\u00f3n simplificada asociada nos permite analizar las distintas \u00e1reas a desarrollar<\/span><\/p>\n

La energ\u00eda suministrada al proceso contiene las mayores contribuciones a las emisiones y es una variable a minimizar. Para tener una m\u00e9trica de comparaci\u00f3n se puede considerar, por ejemplo, la huella de 10kg CO<\/span>2<\/span><\/sub>\/kg en la producci\u00f3n de aluminio [2]. En comparaci\u00f3n, las emisiones en la fabricaci\u00f3n de negro de humo (en ingl\u00e9s carbon black, CB) a partir de gas natural, son cercanas al 0.8 CO<\/span>2<\/span><\/sub>\/kg [3]. La perspectiva energ\u00e9tica es a\u00fan m\u00e1s halag\u00fce\u00f1a si en el proceso se recupera el H<\/span>2<\/span><\/sub> y se utiliza como combustible. Visto desde otra perspectiva, los elementos estructurales y conductores del futuro se pueden fabricar como subproductos durante la generaci\u00f3n de hidr\u00f3geno; una idea en la que ya apuesta el sector p\u00fablico-privado en EEUU [4], por ejemplo. <\/span><\/span><\/p>\n

La utilidad pr\u00e1ctica del proceso descrito por esta sencilla ecuaci\u00f3n depende principalmente de las caracter\u00edsticas del carbono resultante, es decir, de cu\u00e1nto pueden competir con metales tradicionales. Y es aqu\u00ed donde los detalles importan y por lo tanto donde la actividad cient\u00edfica es intensa. La capacidad de fabricar nanocarbonos y ensamblarlos en materiales macrosc\u00f3picos como cables, fibras, telas, con propiedades superiores a las del acero y el aluminio, nos abre por primera vez en la historia, la puerta a considerar seriamente la posibilidad de usar estos procesos transformativos a gran escala como veh\u00edculos de reducci\u00f3n de emisiones. Desde distintos \u00e1ngulos, diversas iniciativas a nivel mundial persiguen este objetivo basado en nanocarbonos: el desarrollo de nuevos cables el\u00e9ctricos en Jap\u00f3n, la nueva generaci\u00f3n de materiales compuestos estructurales en Corea impulsada por LG Chemical, el centro para la transformaci\u00f3n de carbono en Houston, EEUU, impulsado por la industria petroqu\u00edmica [5], y la producci\u00f3n masiva de nanotubos de carbono presentada por el mismo Putin en la cumbre de Par\u00eds de las Naciones Unidas [6]. \"\"<\/span><\/p>\n

Esquema\u00a0 de la fabricaci\u00f3n de fibras estructurales y conductoras a partir de la s\u00edntesis de nanotubos de carbono (CNT) mediante descomposici\u00f3n catal\u00edtica de una fuente de carb\u00f3n (izquierda). Ejemplos de im\u00e1genes de la fibra durante su fabricaci\u00f3n e hilado continuo y su estructura de CNTs (derecha). <\/span><\/em><\/p>\n

Con esta perspectiva investigadores de IMDEA Materiales, IMDEA Energ\u00eda e IMDEA Nanociencia llevamos casi una d\u00e9cada trabajando conjuntamente en la investigaci\u00f3n de nanotubos de carbono, centrados en tres \u00e1reas principales: entender y controlar mejor la reacci\u00f3n de s\u00edntesis, ensamblar nanotubos de maneras que potencien sus propiedades axiales, y su integraci\u00f3n en aplicaciones principalmente en aligeramiento y gesti\u00f3n energ\u00e9tica en transporte. Recientemente, realizamos estudios sobre la ruta t\u00e9rmica de descomposici\u00f3n de distintos precursores de carbono in-situ durante la fabricaci\u00f3n de fibras de CNTs [7]. Esto permiti\u00f3 encontrar nuevas herramientas para aumentar el rendimiento del proceso y las propiedades del material resultante a trav\u00e9s de la elecci\u00f3n de precursores de carbono. Actualmente, nuestros esfuerzos buscan continuar dando pasos en la mejora de propiedades de materiales a base de nanocarbonos a trav\u00e9s del control molecular y del ensamblado, as\u00ed como en el desarrollo de herramientas anal\u00edticas para evaluar el impacto de estas tecnolog\u00edas desde una perspectiva de sostenibilidad global. <\/span><\/p>\n

[1] Sustainable Materials Without the Hot Air: Making Buildings, Vehicles and Products Efficiently and with Less New Material. Julian M. Allwood, Jonathan M. Cullen, UIT Cambridge Ltd, 2015. <\/span><\/p>\n

[2] United Nations: Climate Change and Transnational Corporations \u2013 Analysis and Trends. U. N. Centre on Transnational Corporations, Environment Series 2, 1992, ST\/CTC\/112, ISBN 92\u20101\u2010104385\u20109, Chapter 7 \u201cProduction of Energy Intensive Metals\u201d. <\/span><\/p>\n

[3] <\/span>http:\/\/www.remanufacturing.org.uk\/pdf\/story\/1p158.pdf<\/span><\/a>. <\/span><\/p>\n

[4] R&D Opportunities for Development of Natural Gas Conversion Technologies for Co-Production of Hydrogen and\u00a0 <\/span>Value-Added Solid Carbon Products, Lawrence Livermore Laboratory, 2017 <\/span><\/span><\/p>\n

[5] <\/span>https:\/\/news.rice.edu\/2019\/01\/28\/turning-natural-gas-into-carbon-nanotubes-cuts-energy-use-carbon-dioxide-emissions\/<\/span><\/a>. <\/span><\/p>\n

[6] <\/span>https:\/\/www.climatechangenews.com\/2016\/01\/06\/vladimir-putins-global-warming-fix-carbon-nanotubes\/<\/span><\/a>. <\/span><\/p>\n

[7] X. Rodiles et al, Nature Scientific Reports, (2019) 9:9239.<\/span><\/p>\n

Contacto<\/span><\/strong><\/p>\n

Juan Jos\u00e9 Vilatela, Responsable de Grupo de Nanocompuestos Multifuncionales de IMDEA Materiales, y miembro del Programa FotoArt-CM.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autor: Juan Jos\u00e9 Vilatela Garc\u00eda. Instituto IMDEA Materiales El eje conductor de la ciencia de materiales de hoy en d\u00eda se debe centrar prioritariamente en mitigar directa o indirectamente las emisiones de gases invernadero de la actividad humana. Estudios recientes nos dan una gu\u00eda para navegar a trav\u00e9s de los enormemente complejos retos tecnol\u00f3gicos asociados, poniendo el foco en transformar el transporte y la industria, contribuyentes de cerca del 62% de emisiones de CO2. Estamos urgidos tambi\u00e9n a acelerar el paso. A pesar de los loables objetivos de sostenibilidad liderados por Europa hacia el 2050, las proyecciones muestran una realidad\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[550,543,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134120"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=134120"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134120\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134128,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134120\/revisions\/134128"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=134120"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=134120"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=134120"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}