Conecta con nosotros
blank blank

Sustentabilidad

IBM investiga cómo almacenar emisiones de CO2 en rocas

Publicado

el

El equipo de investigación de IBM, la compañía estadounidense de soluciones tecnológicas, ha recurrido a la Inteligencia Artificial (IA) para optimizar los procesos de separación dióxido de carbono de los gases de combustión y almacenarlo en rocas porosas que podrán contenerlo evitando que lleguen a la atmósfera. 

Lo anterior es relevante ya que los especialistas consideran que capturar el CO2 en el punto de origen es una de las formas más efectivas de limitar su liberación al medio ambiente. Una vez atrapado, el gas podría almacenarse durante siglos. 

De este modo, al utilizar un modelo generativo molecular con IA, el equipo ha identificado cientos de estructuras moleculares que podrían permitir alternativas más eficientes y económicas que las membranas de separación existentes para capturar el CO2 emitido en los procesos industriales. 

Actualmente se encuentran evaluando esas moléculas candidatas con la ayuda de la simulación de dinámica molecular automatizada en clústeres de computación de alto rendimiento (HPC).

blank
Imagen via Pixabay

Han desarrollado un simulador digital para investigar el almacenamiento de CO2

El almacenamiento seguro y eficaz de CO2 después de su captura sigue siendo un desafío. Hoy en día, se apuesta por un enfoque prometedor que consiste en inyectar el gas en formaciones geológicas. De hecho, los expertos confirman que “el espacio poroso en rocas sedimentarias alrededor del mundo es más que suficiente para aislar todo el CO2 que la humanidad podría querer eliminar del aire”.

No obstante, la física y la química del proceso en la escala de poros de una roca de depósito no es aún bien entendida. Y la eficiencia de la conversión y almacenamiento de CO2 también depende del tipo de roca y de las condiciones del reservorio.

Para abordar el problema, IBM Research ha creado una herramienta basada en la nube que simula el flujo de fluidos de dióxido de carbono en tipos específicos de roca, lo que permite a los científicos evaluar la captura de CO2 y, eventualmente, los escenarios de conversión a escala de poros. 

En este sentido, la tecnología podría permitir a los investigadores e ingenieros realizar un análisis rápido y optimizar los requisitos específicos de la roca para mineralizar y almacenar CO2 de manera eficiente, segura y a largo plazo.

Por otro lado, la compañía destaca que será necesario acelerar el descubrimiento de materiales absorbentes de CO2. Descubrir un nuevo material o determinar qué material existente es el más adecuado para una aplicación particular de captura de carbono puede llevar años, incluso décadas. Y con el cambio climático, no hay tiempo que perder, apunta.

En un intento por acelerar el proceso, el equipo de IBM ha creado una plataforma de detección basada en la nube para filtrar rápidamente entre millones de potenciales adsorbentes de CO2 a nivel de nanopartículas. 

La herramienta permitirá a los ingenieros de materiales seleccionar las mejores opciones para perfeccionar la absorción de dióxido de carbono en una aplicación particular. Así como búsquedas rápidas a través de grandes cantidades de estructuras conocidas, lo que posibilita un descubrimiento más veloz. 

Por ejemplo, un químico podría utilizarlo para identificar los nanomateriales más prometedores para un proceso industrial. Una vez determinados los candidatos más viables, el marco computacional podría informar la síntesis química y la optimización del material para acelerar el descubrimiento en el laboratorio.

blank
Imagen via Pixabay

En los proyectos del equipo de IBM Research, se han combinado IA, HPC y tecnologías de nube para acelerar a gran escala el descubrimiento de nuevos materiales. De acuerdo con la compañía, estos esfuerzos derivan de la reciente iniciativa global de IBM Research llamada Future of Climate, que reúne tecnología de descubrimiento de materiales y conocimientos científicos en la red mundial de laboratorios de investigación de IBM. 

El portafolio de iniciativas también incluye la investigación y el desarrollo de estrategias para reducir la huella de carbono de la computación en la nube y dentro de la cadena de suministro, así como técnicas para modelar el impacto del cambio climático.

Además, IBM se ha convertido recientemente en miembro inaugural del Consorcio de Clima y Sostenibilidad del MIT, junto con otras empresas como Apple, Boeing, Cargill, Dow, PepsiCo y Verizon.

La reducción de las emisiones contaminantes y la transición a economías más sustentables es un tema que se ha vuelto fundamental para diferentes sectores además del tecnológico, como el financiero, industrial, inmobiliario, de la construcción, de alimentos, etc. “Solo juntos podemos avanzar y adoptar los resultados de la investigación a escala mundial, utilizar las nuevas soluciones para formular una estrategia climática sostenible a largo plazo y limitar el cambio climático”, concluye IBM.

Sustentabilidad

¿Concreto sin cemento? Esta podría ser la alternativa más sustentable

Publicado

el

blank

Investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokyo se encuentran desarrollando un nuevo método para producir concreto sin cemento, lo cual ayudaría a reducir las emisiones de carbono y construir edificios o estructuras resistentes en regiones desérticas, o incluso en la Luna y Marte. Así lo explicaron en un artículo publicado en la revista científica Phys.

Para lograr este nuevo método han trabajado en lo que ellos llaman “una simple reacción química”, mediante la cual unen partículas de arena utilizando únicamente alcohol y un elemento catalizador. 

Para entender mejor la relevancia de este experimento es importante destacar que el hormigón o concreto está formado por dos partes: cemento (responsable del 8% del total de las emisiones globales de CO2) y agregado (esencialmente hecho de grava y arena).

blank
Imagen vía Phys.org

Pese a la abundancia de arena que hay en el mundo, la industria de materiales para la construcción se enfrenta a un producción de arena para hormigón bastante limitada, ya que las partículas de este mineral deben tener una distribución de tamaño específico para que el hormigón pueda integrarse.

“En el concreto, el cemento se usa para unir arena y grava. Algunos investigadores están investigando cómo se puede reemplazar más cemento con otros materiales, como cenizas volantes y escoria de alto horno, para reducir las emisiones de CO2, pero este enfoque es insostenible porque el suministro de estos materiales están disminuyendo debido a la reducción del uso de sistemas de energía térmica y al aumento del uso de acero para hornos eléctricos ”, detalló Yuya Sakai, autor principal de la investigación.

Por esta razón, señalaron, se requiere un nuevo enfoque para producir concreto a partir de materiales inagotables y con menor carga ambiental. Con este proyecto se proponen producir tetra alcoxisilano (elemento esencial para la consolidación de materiales pétreos) a partir de arena y a través de una reacción con alcohol y un catalizador eliminando el agua, que es un subproducto de la reacción. “Nuestra idea era dejar que el agua cambie la reacción de arena a tetra alcoxisilano, para unir las partículas entre sí”, dijo Sakai.

Como parte del experimento, los científicos colocaron una taza hecha de lámina de cobre en un recipiente de reacción con arena y otros materiales pétreos. Después variaron sistemáticamente las condiciones de reacción, como las cantidades de arena, alcohol, catalizador y agente de deshidratación; la temperatura de calentamiento; y el tiempo de reacción. “Encontrar la proporción correcta de arena y productos químicos fue fundamental para obtener un producto con la resistencia suficiente” apuntaron.

“Obtuvimos productos suficientemente fuertes con, por ejemplo, arena de sílice, perlas de vidrio, arena del desierto y arena de luna simulada“, comentó el segundo autor a cargo, Ahmad Farahani. 

Estos hallazgos pueden promover un movimiento hacia una industria de la construcción más ecológica y económica en cualquier lugar de la Tierra. Nuestra técnica no requiere partículas de arena específicas utilizadas en la construcción convencional. Esto también ayudará a abordar los problemas del cambio climático y el desarrollo espacial”, afirmó.

Además, es probable que el producto tenga una mayor durabilidad que el hormigón convencional porque la pasta de cemento  no está incluida en el producto. Esto porque  es relativamente débil contra el “ataque químico” y presenta grandes cambios de volumen debido a la temperatura y la humedad.

Los resultado de este trabajo serán publicados en Seisan Kenkyu, vol. 75, 2021 bajo el título “Producción de masa endurecida mediante unión directa de partículas de arena”.

Sigue leyendo

Descarga la edición

blank

Publicidad

Eventos

  • blank
  • blank
  • blank
  • blank
  • blank

Lo más leído