El avance de las tecnologías de captura de carbono es esencial para reducir las emisiones industriales y alcanzar los objetivos del Acuerdo de París. En este estudio, un metal-organic framework (MOF) desarrollado por novoMOF AG demostró un excelente rendimiento en la captura de CO₂ incluso en entornos con alta humedad — un desafío común en la captura poscombustión .

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Utilizando los equipos DVS Carbon y BTA Frontier de Surface Measurement Systems , el estudio analizó la coadsorción de dióxido de carbono y vapor de agua de forma precisa y realista, allanando el camino para nuevas soluciones sostenibles en materiales de captura de gases .

El Desafío de Capturar CO₂ en Ambientes Húmedos

La humedad es uno de los principales obstáculos para las tecnologías de captura de carbono . Interfiere en la adsorción del CO₂, reduciendo la eficiencia de muchos materiales. Los MOFs (metal-organic frameworks) surgen como una alternativa prometedora, gracias a su estructura porosa y estabilidad química.

Metodología Utilizada

Las muestras en polvo se evaluaron con el DVS Carbon para determinar la adsorción gravimétrica de CO₂ y H₂O, mientras que la versión peletizada se analizó con el BTA Frontier para pruebas dinámicas de coadsorción. Las mediciones se realizaron entre 14 °C y 40 °C, simulando condiciones reales de gases industriales.

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• Alta precisión térmica: ±0,01 °C;
• Sensibilidad de pesaje: 0,01 μg;
• Flujo total: 200 sccm con mezcla controlada de N₂, CO₂ y vapor de H₂O.

Resultados Principales del MOF para Captura de CO₂

Los resultados mostraron un excelente rendimiento del MOF, con rápida cinética de adsorción y alta estabilidad en múltiples ciclos. A continuación, los aspectos destacados numéricos:

• 18,71 % en peso de CO₂ a 25 °C y 0,95 bar;
• 9,28 % en peso a 15 % en volumen de CO₂ (condiciones industriales típicas);
• Energía de adsorción entre 38,6 y 42,1 kJ/mol — ideal para una regeneración eficiente;
• Estabilidad después de 10 ciclos de adsorción y desorción.

Además del análisis de CO₂, el comportamiento del material frente a la humedad se examinó con el DVS Carbon. El gráfico a continuación muestra la sorción de H₂O a diferentes temperaturas, evidenciando la estabilidad del MOF en ambientes húmedos.

Figura 3. Isotermas de sorción de H₂O que revelan baja absorción de agua y estabilidad térmica.

Coadsorción y Análisis Breakthrough

El BTA Frontier confirmó que el MOF retiene simultáneamente CO₂ y H₂O sin una pérdida significativa de rendimiento. Durante las pruebas, la coadsorción presentó 11,25 % en peso de masa total, sin sustitución competitiva entre los gases. Esto indica que el material puede operar de forma estable en corrientes gaseosas húmedas , sin necesidad de deshumidificación previa.

Comparativa con Materiales de Referencia

En comparación con otros sorbentes, como CALF-203 y MUF-166, el nuevo MOF presentó mayor capacidad de captura y regeneración , manteniendo un rendimiento superior incluso bajo un 75% de HR, condición que generalmente degrada los materiales convencionales.

Impacto Ambiental y Tecnológico

Al combinar las tecnologías DVS Carbon y BTA Frontier , el estudio permitió mediciones precisas y aceleradas para el desarrollo de materiales avanzados de captura de CO₂ . Este enfoque integrado es fundamental para acelerar soluciones de mitigación climática y la transición hacia una economía de bajo carbono.

Conclusión

El MOF desarrollado por novoMOF demostró ser altamente eficiente en la captura de CO₂ en flujos húmedos , manteniendo una capacidad y estabilidad excepcionales. La combinación de los instrumentos DVS Carbon y BTA Frontier ofrece un método completo para la evaluación de sorbentes, contribuyendo directamente al avance de las tecnologías de captura de carbono.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Qué es un MOF?

MOF (Metal–Organic Framework) es un material cristalino altamente poroso formado por iones metálicos y ligandos orgánicos, utilizado para capturar y almacenar gases como el CO₂.

¿Por qué estudiar la coadsorción de CO₂ y H₂O?

Porque el vapor de agua interfiere en la captura de CO₂ en procesos reales. Comprender este comportamiento es esencial para desarrollar materiales eficientes en condiciones húmedas.

¿Qué diferencia al DVS Carbon y al BTA Frontier?

El DVS Carbon mide la adsorción gravimétrica con alta precisión, mientras que el BTA Frontier simula flujos gaseosos reales, evaluando el rendimiento dinámico de los sorbentes.

¿Se puede usar este MOF a gran escala?

Sí. El material mostró estabilidad y rendimiento compatibles con aplicaciones industriales de poscombustión.

¿Cuál es el beneficio ambiental de este tipo de estudio?

Contribuye al desarrollo de tecnologías que reducen las emisiones de CO₂, apoyando los objetivos globales de sostenibilidad y mitigación del calentamiento climático.

¿Quién realizó el estudio?

El trabajo fue realizado por Surface Measurement Systems Ltd. en colaboración con novoMOF AG , utilizando los equipos DVS Carbon y BTA Frontier.