Los químicos de la Universidad de Stanford han desarrollado una forma práctica y de bajo costo para eliminar permanentemente el dióxido de carbono (CO2) atmosférico, el principal causante del calentamiento global y el cambio climático.
El nuevo proceso utiliza calor para transformar minerales comunes en materiales que extraen carbono de la atmósfera y lo almacenan de manera permanente. Estos materiales reactivos pueden producirse en hornos convencionales, como los utilizados para fabricar cemento.
“La Tierra tiene un suministro inagotable de minerales capaces de remover CO2 de la atmósfera, pero no reaccionan lo suficientemente rápido por sí solos para contrarrestar las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por el ser humano,” comentó Matthew Kanan, profesor de química en la Facultad de Humanidades y Ciencias de Stanford y autor principal del estudio publicado el 19 de febrero en Nature. “Nuestro trabajo resuelve este problema de una manera que creemos es escalable.”
Minerales y su reactividad
En la naturaleza, minerales comunes llamados silicatos reaccionan con agua y CO2 atmosférico para formar iones bicarbonato estables y minerales de carbonato sólidos, un proceso conocido como weathering (intemperismo). Sin embargo, esta reacción puede tardar cientos o miles de años en completarse. Desde los años 90, los científicos han buscado métodos para hacer que las rocas absorban dióxido de carbono más rápidamente a través de técnicas de intemperismo mejorado.
Kanan y el becario postdoctoral Yuxuan Chen desarrollaron y demostraron en su laboratorio un nuevo proceso para convertir silicatos de intemperismo lento en minerales mucho más reactivos que capturan y almacenan rápidamente el carbono atmosférico. Un subsidio de la Sustainability Accelerator en la Stanford Doerr School of Sustainability está apoyando los esfuerzos para trasladar la investigación a aplicaciones prácticas.
“Imaginamos una nueva química para activar los minerales silicatos inertes a través de una simple reacción de intercambio iónico,” dijo Chen, autor principal del estudio. “No esperábamos que funcionara tan bien.”
Eliminación de gases de efecto invernadero
Los investigadores trabajan para escalar los resultados publicados en Nature como parte de un esfuerzo de la Sustainability Accelerator para permitir la remoción de miles de millones de toneladas de gases de efecto invernadero anualmente de la atmósfera de la Tierra para mediados de siglo.
Para una prueba más realista, muestras húmedas de silicato de calcio y óxido de magnesio fueron expuestas directamente al aire, que tiene una concentración de CO2 mucho más baja que el CO2 puro de un tanque. En este experimento, el proceso de carbonatación tardó semanas a meses, aún miles de veces más rápido que el intemperismo natural.
El equipo de Stanford sostiene que su enfoque puede usarse más allá del laboratorio para capturar CO2 a escala industrial. “Puedes imaginar esparcir óxido de magnesio y silicato de calcio sobre áreas amplias de tierra para remover CO2 del aire ambiente,” explicó Kanan. “Una aplicación emocionante que estamos probando ahora es añadirlos al suelo agrícola. A medida que se desgastan, los minerales se transforman en bicarbonatos que pueden moverse a través del suelo y terminar almacenados permanentemente en el océano.”
Kanan añadió que este enfoque podría tener beneficios colaterales para los agricultores, que típicamente añaden carbonato de calcio al suelo para aumentar el pH si está demasiado bajo, un proceso llamado liming.
“Agregar nuestro producto eliminaría la necesidad de liming, ya que ambos componentes minerales son alcalinos,” explicó. “Además, a medida que el silicato de calcio se desgasta, libera silicio al suelo en una forma que las plantas pueden absorber, lo cual puede mejorar los rendimientos de los cultivos y su resiliencia.”
Producción a gran escala
Kanan y su laboratorio pueden producir alrededor de 15 kilogramos de material por semana. Sin embargo, atrapar CO2 a la escala necesaria para afectar significativamente las temperaturas globales requeriría una producción anual de millones de toneladas de óxido de magnesio y silicato de calcio.
Los investigadores afirman que los mismos diseños de hornos usados para hacer cemento podrían producir los materiales necesarios utilizando silicatos de magnesio abundantes como olivino o serpentina, que se encuentran en California y en muchas otras regiones.
“Cada año, se generan más de 400 millones de toneladas de colas mineras con silicatos adecuados a nivel mundial, proporcionando una fuente de materia prima potencialmente grande,” dijo Chen. “Se estima que hay más de 100,000 gigatoneladas de reservas de olivino y serpentina en la Tierra, suficientes para remover permanentemente mucho más CO2 del que los humanos han emitido jamás.”
Los investigadores estiman que cada tonelada de material reactivo podría remover una tonelada de dióxido de carbono de la atmósfera. Los científicos estiman que las emisiones globales de CO2 provenientes de combustibles fósiles superaron los 37 mil millones de toneladas en 2024.
Kanan también colabora con Jonathan Fan, profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Escuela de Ingeniería, para desarrollar hornos que funcionen con electricidad en lugar de quemar combustibles fósiles.
“La sociedad ya ha encontrado cómo producir miles de millones de toneladas de cemento al año, y los hornos de cemento funcionan durante décadas,” concluyó Kanan. “Si utilizamos esos aprendizajes y diseños, hay un camino claro para cómo pasar de un descubrimiento de laboratorio a la remoción de carbono a una escala significativa.”
 atmosférico, el principal causante del calentamiento global y el cambio climático.){kind=link}