Puedes hacer filtros de dióxido de carbono con una impresora 3D

Apr 24, 2023

Los investigadores de NC State demostraron que es posible fabricar filtros de captura de dióxido de carbono mediante la impresión 3D.

Sen Zhang y Jialong Shen, Estado de Carolina del Norte

En un nuevo estudio, los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte demostraron que es posible fabricar filtros de captura de dióxido de carbono mediante la impresión 3D. Específicamente, imprimieron un material de hidrogel que puede contener anhidrasa carbónica, una enzima que acelera una reacción que convierte el dióxido de carbono y el agua en bicarbonato.

Los hallazgos, publicados en la revista Gels, sugieren que la impresión 3D podría ser un método más rápido y versátil para hacer diseños de filtros.

"Este proceso de fabricación, que utiliza la impresión 3D, hace que todo sea más rápido y preciso", dijo el autor principal del estudio, Jialong Shen, profesor asistente de investigación de ingeniería textil, química y ciencia en NC State. "Si tiene acceso a una impresora y las materias primas, puede hacer este material funcional".

En el estudio, los investigadores del Wilson College of Textiles de NC State mezclaron una solución que contenía dos compuestos orgánicos diferentes, o la "tinta" de impresión, y una enzima llamada anhidrasa carbónica. Luego, los investigadores imprimieron filamentos similares a hilos del hidrogel en una cuadrícula bidimensional mientras solidificaban la solución con luz ultravioleta a medida que se imprimía.

"Formulamos el hidrogel de una manera que sería mecánicamente lo suficientemente fuerte como para ser impreso en 3D y también extruido en un filamento continuo", dijo Shen. "La inspiración detrás de nuestro diseño fueron nuestras propias células, que tienen enzimas empaquetadas en espacios compartimentados, llenos de un fluido. Ese tipo de entorno es bueno para ayudar a las enzimas a hacer su trabajo".

Los investigadores probaron las propiedades del material para comprender qué tan bien se doblaría y torcería, e investigaron el rendimiento de captura de carbono del filtro. En un experimento a pequeña escala, encontraron que el filtro capturaba el 24% del dióxido de carbono en una mezcla de gases. Si bien la tasa de captura es más baja que la que lograron en diseños anteriores, el filtro tenía menos de una pulgada (2 centímetros) de diámetro y podría hacerse más grande y en diferentes formas modulares para apilarlos en una columna alta. . Eso podría aumentar la eficiencia de captura, dijeron los investigadores.

"Para obtener una tasa de captura más alta, necesitaríamos hacer que el filtro tenga un diámetro más grande o apilar más filtros uno encima del otro", dijo Shen. "No creemos que eso sea un problema; esta fue una prueba inicial a pequeña escala para facilitar la prueba".

Los investigadores también probaron la durabilidad de la filtración del material y descubrieron que retenía el 52 % de su rendimiento inicial de captura de carbono después de más de 1000 horas.

"Este trabajo aún se encuentra en una etapa inicial, pero nuestros hallazgos sugieren que hay nuevas formas de fabricar materiales para dispositivos de captura de carbono", dijo la coautora del estudio, Sonja Salmon, profesora asociada de ingeniería textil, química y ciencia en NC State. "Estamos ofreciendo esperanza para la captura de carbono".

Filamentos flexibles de hidrogel extruido PEG-DA/PEO reticulado por UV mejorado con anhidrasa carbónica y rejillas duraderas para la captura de CO2; Geles 2023

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Filamentos flexibles de hidrogel extruido PEG-DA/PEO reticulado por UV mejorado con anhidrasa carbónica y rejillas duraderas para la captura de CO2; Geles 2023

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