Los investigadores descubrieron un nuevo material de estructura organometálica MOF que exhibe un mecanismo cooperativo sin precedentes para el dióxido de carbono CO 2 captura y liberación con solo pequeños cambios de temperatura.Esta estructura del MOF, con CO 2 adsorbido, se parece mucho a la enzima RuBisCO que se encuentra en las plantas, que captura CO 2 de la atmósfera para la conversión en nutrientes.
El descubrimiento allana el camino para diseñar materiales más eficientes que reduzcan drásticamente el costo total de energía de la captura de carbono. Dichos materiales podrían usarse para la captura de carbono de plantas de energía a base de combustibles fósiles, así como de la atmósfera, mitigando el efecto invernadero.
Un equipo de investigadores del Centro de Separaciones de Gases Relevantes para Tecnologías de Energía Limpia, un Centro de Investigación de la Frontera Energética del DOE dirigido por la Universidad de California, Berkeley, descubrió un mecanismo cooperativo para el dióxido de carbono CO 2 adsorción en materiales MOF porosos.Primero, un CO 2 la molécula se inserta entre un ion metálico y un grupo amina dentro del poro cilíndrico del MOF. Curiosamente, el entorno químico del MOF con el CO adsorbido 2 es muy similar al de la enzima vegetal RuBisCO con un CO unido 2 . RuBisCO juega un papel esencial en la fijación biológica del carbono por las plantas y la conversión en nutrientes. En el caso de los MOF recién sintetizados con adición de diamina, sin embargo, el CO insertado 2 reorganiza el entorno químico en el sitio de iones metálicos adyacente para que sea justo para la inserción del próximo CO 2 . Como más CO 2 entra en el poro, se produce un efecto dominó cooperativo que conduce a la formación de cadenas lineales de carbamato de amonio a lo largo de las superficies de poro cilíndricas del MOF.
Las mediciones de adsorción de gas muestran la alta selectividad del material para CO 2 de la composición típica de gases de combustión de plantas de energía a base de combustibles fósiles que contienen nitrógeno, agua y CO 2 . Además, el material tiene grandes capacidades de trabajo: la cantidad de CO 2 adsorbido y desorbido para una cantidad dada de material, que se activa con solo cambios moderados de temperatura para los procesos de adsorción y desorción. Finalmente, la investigación señala que cambiar la fuerza del enlace metal-diamina a través de la sustitución de metales permite una racionalidadajuste de las propiedades de adsorción y desorción. La eficiencia mejorada de captura de carbono de la nueva clase de materiales podría permitir reducciones dramáticas en el costo total de energía de la captura de carbono en plantas de energía o incluso de la atmósfera.
Centro de Separaciones de Gases Relevantes para Tecnologías de Energía Limpia, un Centro de Investigación de la Frontera Energética financiado por el Departamento de Energía de los EE. UU., Oficina de Ciencia, Oficina de Ciencias de la Energía Básica bajo el premio DE-SC0001015 caracterización de materiales; Centro del Genoma de Materiales Nanoporosos delDepartamento de Energía de EE. UU., Oficina de Ciencias Básicas de Energía, División de Ciencias Químicas, Geociencias y Biociencias, bajo el Premio DE-FG02-12ER16362 computación; Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía ARPA-E, Departamento de Energía de EE. UU., BajoNúmeros de adjudicación DE-AR0000103 y DE-AR0000402 síntesis de materiales y adsorción de gases; trabajo de coautores de Italia y Noruega, adicionalmente apoyado por la subvención italiana MIUR-PRIN 2010-2011 y el Consejo de Investigación de Noruega; beca de la Fundación Nacional de Ciencias para JAMasón.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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