El MIT ha comprobado que los filtros de aire acondicionado pueden capturar CO₂ de países enteros

La búsqueda de soluciones efectivas para mitigar las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) ha llevado a investigadores a desarrollar un innovador sistema de filtración que transforma los edificios en pequeñas herramientas para secuestrar carbono. Este método, que no requiere grandes obras ni ocupa suelo adicional, promete reconfigurar el papel de la ventilación en nuestras construcciones.

Qué tiene de especial este filtro

El núcleo de esta invención se basa en un material que integra dos componentes clave. Por un lado, se utiliza una «alfombra» de nanofibras de carbono, extremadamente finas y conductoras. Por otro, se incorpora un polimero llamado polietilenimina (PEI), que recubre estas fibras y presenta una notable afinidad química por el CO₂, incluso cuando este se encuentra muy diluido en el aire.

Gracias a la vasta superficie de estas nanofibras y a su estructura porosa, el filtro puede adsorber una considerable cantidad de CO₂, alcanzando una capacidad de captura de aproximadamente 4 milimoles de CO₂ por gramo de material, incluso en ambientes húmedos. Este diseño permite mantener el flujo de aire sin obstrucciones significativas, lo que es crucial para evitar un aumento en el uso energético de los ventiladores y, por ende, reducir los costos eléctricos.

Cuando el aire atraviesa el filtro, el CO₂ queda atrapado en el polimero, mientras que otros gases continúan su trayecto. Este procedimiento es pasivo, integrado en la operación normal del sistema de ventilación.

Regeneración con sol o electricidad y una eficiencia del 92 por ciento

Uno de los mayores desafíos en muchas tecnologías de captura de carbono radica en la regeneración del material, es decir, en el proceso de liberar el CO₂ para su almacenamiento seguro. Este proceso suele requerir altas temperaturas y un considerable gasto energético.

Sin embargo, este filtro ofrece una ventaja importante. Las nanofibras de carbono tienen una gran capacidad para absorber la luz solar y se calientan rápidamente. Los investigadores han demostrado que se necesita alcanzar aproximadamente 80 grados Celsius para desorber el CO₂ utilizando calor solar directo. Alternativamente, se puede regenerar el filtro mediante breves pulsos eléctricos de uno o dos segundos, aprovechando la conductividad del material.

Un análisis de ciclo de vida que abarca las emisiones derivadas de la fabricación, transporte, mantenimiento y eventual eliminación del filtro indica que la eficiencia neta de eliminación de carbono se sitúa alrededor del 92 por ciento cuando la regeneración se realiza a través de energía solar. Esto significa que por cada kilo de CO₂ que se elimina de la atmósfera, solo se emiten unos gramos relacionados con la operación del sistema.

Además, al disminuir el volumen de aire exterior que ingresa a los edificios, el sistema puede reducir el consumo energético del HVAC, lo que resulta en una disminución de los costos de climatización, un aspecto muy valorado en veranos cada vez más calurosos.

Cuánto CO₂ podría retirar y por cuánto dinero

La pregunta que surge es, ¿cuánto CO₂ puede realmente eliminar este sistema del aire y cuál es su costo?

Según los cálculos realizados por el equipo investigador, la sustitución de filtros convencionales por este nuevo diseño en una parte significativa de los edificios podría eliminar cada año alrededor de 25 millones de toneladas de CO₂ solo en Estados Unidos y hasta 596 millones de toneladas a nivel global. Esto representa aproximadamente un 2 por ciento de las emisiones mundiales anuales, lo cual es equiparable a retirar del tráfico cerca de 130 millones de coches durante un año.

Respecto al costo, el análisis tecnoeconómico estima que la captura y almacenamiento de CO₂ oscila entre 362 dólares por tonelada, cuando se utiliza calor solar, y alrededor de 821 dólares por tonelada si se opta por la electricidad. Sin embargo, al aplicar créditos fiscales y ayudas específicas para el almacenamiento de carbono, se señala que el costo neto podría reducirse a un rango aproximado de 209 a 668 dólares por tonelada.

Aunque estas cifras son aún elevadas para un despliegue masivo, son comparables a las de diversas plantas de captura directa existentes, con la ventaja adicional de que este sistema puede aprovechar la infraestructura ya existente en lugar de requerir la construcción de instalaciones nuevas en lugares remotos.

Qué cambia y qué no con este avance

Este filtro, por sí solo, no resolverá la crisis climática. Los propios autores enfatizan que debe considerarse como un componente más dentro de un marco más amplio que incluya energías renovables, eficiencia energética, electrificación y una drástica reducción de emisiones en su fuente.

No obstante, introduce una idea poderosa: transformar los edificios de meras fuentes de emisiones a activos que contribuyan a limpiar el aire. Cada sistema de ventilación podría desempeñar un papel en este proceso sin necesidad de cambios drásticos en nuestras rutinas diarias.

El verdadero reto ahora radica en el aspecto menos científico del proyecto: la producción masiva de filtros, la organización de su recolección para ser regenerados y el diseño de redes seguras para el transporte y almacenamiento del CO₂ capturado. Si estos aspectos logísticos se logran resolver, esta tecnología podría encajar perfectamente en ciudades que buscan edificios de emisiones casi nulas y adaptarse a normativas que exigen la descarbonización del parque inmobiliario.

El estudio completo titulado en inglés «Distributed direct air capture by carbon nanofiber air filters» ha sido publicado en la revista Science Advances.