mayo 28, 2024

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Los científicos descubren la primera molécula de este tipo que absorbe gases de efecto invernadero

Los científicos descubren la primera molécula de este tipo que absorbe gases de efecto invernadero

“Enjaulado” es como los científicos describen un nuevo tipo de material poroso, único en su estructura molecular, que puede usarse para atrapar dióxido de carbono y otro gas de efecto invernadero más poderoso.

Sintetizado en laboratorio por investigadores del Reino Unido y China, el material se fabrica en dos pasos, con reacciones que ensamblan los componentes básicos del prisma triangular en jaulas tetraédricas más grandes y simétricas, produciendo la primera estructura molecular de este tipo. El equipo afirma.

El material resultante, con su abundancia de moléculas polares, atrae y retiene gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono (CO2).2) con fuerte afinidad. También ha demostrado una excelente estabilidad en el agua, lo cual es fundamental para su uso en la captura de carbono en entornos industriales, a partir de corrientes de gas húmedas o húmedas.

‘Este es un descubrimiento emocionante’ Él dice Mark Little, científico de materiales de la Universidad Heriot-Watt de Edimburgo y autor principal del estudio, dijo: “Porque necesitamos nuevos materiales porosos para ayudar a resolver los mayores desafíos de la sociedad, como la captura y el almacenamiento de gases de efecto invernadero”.

Para fabricar el material poroso, partículas elementales con forma de prisma triangular se ensamblan en estructuras más grandes en forma de jaula. (Zhou y otros, síntesis de la naturaleza, 2024)

Aunque no se ha probado ampliamente, los experimentos de laboratorio han demostrado que el nuevo material similar a una jaula también tiene una alta capacidad de absorción. Hexafloruro de azufre (SF6), que según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, es El gas de efecto invernadero más potente.

donde CO2 Permanece en la atmósfera durante 5 a 200 años, SF6 Puede sobrevivir entre 800 y 3200 años. Esto es a pesar de SF.6 Sus niveles atmosféricos son mucho más bajos y su vida útil extremadamente larga le da al SF6 Potencial de calentamiento global de Unas 23.500 veces El de CO2 En comparación con hace más de 100 años.

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Eliminar grandes cantidades de SF6 Y compartir2 De la atmósfera, o impedir en primer lugar que entre en ella, es lo que debemos hacer urgentemente para controlar el cambio climático.

Los investigadores estiman que necesitamos investigar a su alrededor 20 mil millones de toneladas de dióxido de carbono2 cada año Anular nuestras emisiones de carbono, que sólo tienen una tendencia al alza.

A la fecha, existen estrategias de descarbonización 2 mil millones de toneladas anuales, pero sobre todo los árboles y el suelo hacen su trabajo. Casi 0,1% de eliminación de carbonoUnos 2,3 millones de toneladas al año, gracias a nuevas tecnologías como la captura directa de aire, que utiliza materiales porosos para absorber el dióxido de carbono.2 Desde el aire.

Los investigadores están ocupados Creando nuevos materiales Para mejorar la captación directa de aire para hacerla más eficiente y consumir menos energía, este nuevo material podría ser otra opción. Pero para evitar los peores efectos del cambio climático, debemos trabajar para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero más rápido de lo que pueden hacerlo actualmente estas tecnologías emergentes.

Sin embargo, debemos hacer todo lo posible para abordar este problema global. Crear un material de tan alta complejidad estructural no fue fácil, incluso si las moléculas elementales técnicamente se ensamblaran solas.

Esta estrategia se llama Autoensamblaje supramolecular. Pueden producir estructuras químicamente reticuladas a partir de bloques de construcción más simples, pero requieren algunos ajustes porque “las mejores condiciones de reacción a menudo no son intuitivamente obvias”, dicen Little y sus colegas. explicado en su artículo publicado.

Cuanto más compleja es la molécula final, más difícil es sintetizarla y en esas reacciones puede producirse una mayor “revuelto” molecular.

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Para abordar estas interacciones moleculares invisibles, los investigadores utilizaron simulaciones para predecir cómo sus moléculas primarias se ensamblarían en este nuevo tipo de material poroso. Tomaron en cuenta la geometría de las posibles moléculas iniciales y la estabilidad química y dureza del producto final.

Aparte de su capacidad para absorber gases de efecto invernadero, dijeron los investigadores Sugerir Los nuevos materiales también podrían usarse para eliminar otros vapores tóxicos del aire, como compuestos orgánicos volátiles, que fácilmente se convierten en vapores o gases de las superficies, incluido el interior de los automóviles nuevos.

“Consideramos este estudio como un paso importante hacia la apertura de este tipo de aplicaciones en el futuro”, dijo Little. Él dice.

El estudio fue publicado en Síntesis de la naturaleza.