La producción industrial de etileno es una fuente significativa de emisiones: por cada tonelada de etileno fabricada se libera aproximadamente una tonelada de dióxido de carbono. Frente a esa realidad, investigadores de Northwestern han desarrollado un enfoque electrificado que convierte el syngas obtenido de la valorización térmica de plásticos en etileno consumiendo menos energía que los procesos tradicionales. Este artículo explora cómo funciona la nueva tecnología, su relación con técnicas de captura directa de CO2 y las implicaciones para la economía circular.
El trabajo combina avances en electrólisis y en materiales funcionalizados para crear un sistema que opera con agua pura y favorece la formación de olefinas, en particular etileno. Además, el enfoque aborda la gestión del carbono mediante la integración con métodos electrificados de captura de aire que emplean minerales reversibles para secuestrar CO2 sin las limitaciones de sorbentes orgánicos sensibles al oxígeno.
Cómo convierte el sistema syngas en etileno
La tecnología se basa en un electrólito y una membrana diseñada para optimizar la reducción electroquímica de monóxido de carbono y otros componentes del syngas. Al funcionar en una celda alimentada con agua pura, el sistema evita sales o soluciones alcalinas corrosivas y reduce pérdidas energéticas asociadas al transporte de iones. El diseño incorpora una capa funcionalizada con grupos catiónicos que modulan la interacción entre el catalizador de cobre y los intermedios de reacción, favoreciendo la ruptura de enlaces C–O y la formación de C–C necesaria para producir etileno.
Mecanismo y eficiencia energética
Operando a densidades de corriente industriales, la celda demuestra una selectividad elevada hacia etileno y una reducción del consumo energético respecto a rutas convencionales como la pirólisis o el craqueo. La clave es la microambiente de la interfase electroquímica: la presencia de cationes previstos por la capa funcionalizada cambia la estabilidad de intermedios como *CO* y favorece la agregación que conduce a olefinas. En términos prácticos, esto se traduce en menos energía por tonelada de producto, acercando el proceso a cifras competitivas con tecnologías establecidas.
Integración con valorización de residuos y captura de carbono
El enfoque propuesto conecta directamente con plantas de gasificación y pirolisis que transforman residuos plásticos en syngas. Esta sinergia permite que flujos de residuos difíciles de reciclar se conviertan en materias primas para electrorreducción. Además, la investigación aborda el balance de carbono: al combinar electrolizadores con fuentes de electricidad de baja huella y sistemas de captura electrificada, es posible reducir significativamente las emisiones netas del ciclo completo.
Captura electrificada y manejo de CO2
Paralelamente a la producción de etileno, equipos en Northwestern han desarrollado un método de captura directa que usa óxidos de manganeso para adsorber CO2 cuando se aplica una carga eléctrica y liberarlo al invertir la polaridad. Este proceso de mineralización reversible de superficie es menos sensible a la humedad y al oxígeno que muchos sorbentes orgánicos, lo que lo hace más robusto en condiciones reales de aire. Integrado con la electrosíntesis, este tipo de captura podría facilitar un flujo circular donde el CO2 liberado en procesos térmicos se recoge y reintroduce en circuitos químicos o se almacena de forma controlada.
Desafíos y rutas futuras
Aunque prometedor, el sistema enfrenta retos antes de su adopción industrial: la durabilidad de los materiales, la escalabilidad de las membranas funcionalizadas y la economía a escala dependen de mejoras en fabricación y en suministro de electricidad renovable. El siguiente paso es diseñar celdas más eficientes por área superficial y evaluar el costo por tonelada de etileno frente a procesos convencionales, sin perder de vista la reducción del impacto climático.
Si se acompaña de políticas de energía limpia y mejoras en ingeniería, esta estrategia puede contribuir a la transición hacia procesos químicos más sostenibles y a una gestión más responsable de los residuos plásticos.
