Desarrollan un ‘limpiador’ de metano para establos, depuradoras y plantas de biogás

En un nuevo estudio, investigadores han utilizado luz y cloro para eliminar el metano en baja concentración del aire.

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) ha determinado que la reducción de las emisiones de gas metano (CH4) reducirá inmediatamente el aumento de las temperaturas globales. El metano es hasta 85 veces más potente como gas de efecto invernadero que el CO2, y más de la mitad de sus emisiones proceden de fuentes humanas, siendo el ganado y la producción de combustibles fósiles los principales responsables.

Un nuevo método exclusivo desarrollado por un equipo de investigación del Departamento de Química de la Universidad de Copenhague (UCPH), en Dinamarca, y la empresa Ambient Carbon ha conseguido eliminar el metano del aire.

«Una gran parte de nuestras emisiones de metano procede de millones de fuentes puntuales de baja concentración, como establos de ganado vacuno y porcino. En la práctica, el metano de estas fuentes ha sido imposible de concentrar en niveles más altos o de eliminar. Pero nuestro nuevo resultado demuestra que es posible utilizando la cámara de reacción que hemos construido», afirma Matthew Stanley Johnson, profesor de química atmosférica de la UCPH que dirigió el estudio, cuyas conclusiones se han publicado en la revista Environmental Research Letters.

Anteriormente, Johnson presentó los resultados de la investigación en la COP 28 de Dubai a través de una conexión en línea y en Washington D.C., en la Academia Nacional de Ciencias que asesora al gobierno estadounidense en materia de ciencia y tecnología.

Un reactor que limpia el metano del aire

El metano puede quemarse del aire si su concentración supera el 4%. Pero la mayoría de las emisiones de origen humano son inferiores al 0,1% y, por tanto, no pueden quemarse.

Para eliminar el metano del aire, los investigadores construyeron una cámara de reacción en cuyo interior se produce una reacción en cadena de compuestos químicos que acaba descomponiendo el metano y eliminando gran parte del gas del aire.

«En el estudio científico, hemos demostrado que nuestra cámara de reacción puede eliminar el 58% del metano del aire. Y, desde que presentamos el estudio, hemos mejorado nuestros resultados en el laboratorio, de modo que la cámara de reacción alcanza ahora el 88%», afirma Matthew Stanley Johnson.

El cloro es la clave del descubrimiento. Utilizando cloro y la energía de la luz, los investigadores pueden eliminar el metano del aire de forma mucho más eficaz que como ocurre en la atmósfera, donde el proceso suele durar entre 10 y 12 años.

«El metano se descompone a paso de tortuga porque al gas no le gusta especialmente reaccionar con otras cosas en la atmósfera. Sin embargo, hemos descubierto que, con la ayuda de la luz y el cloro, podemos desencadenar una reacción y descomponer el metano aproximadamente 100 millones de veces más rápido que en la naturaleza», explica Johnson.

Establos, depuradoras y plantas de biogás

Pronto llegará al Departamento de Johnson en la UCPH un contenedor de 40 pies que se convertirá en un prototipo más grande de la cámara de reacción que los investigadores construyeron en el laboratorio. Será un «limpiador de metano» que, en principio, podrá conectarse al sistema de ventilación de un establo de ganado.

«Las explotaciones ganaderas actuales son instalaciones de alta tecnología en las que ya se elimina el amoníaco del aire. Por ello, eliminar el metano a través de los sistemas existentes de purificación del aire es una solución obvia», explica el profesor Johnson.

Lo mismo cabe decir de las plantas de biogás y de tratamiento de aguas residuales, que son algunas de las mayores fuentes de emisiones de metano de origen humano en Dinamarca después de la producción ganadera.

Como investigación preliminar para este estudio, los investigadores viajaron por todo el país midiendo la cantidad de metano que se escapa de los establos de ganado, las plantas de tratamiento de aguas residuales y las plantas de biogás. En varios lugares, los investigadores pudieron documentar que una gran cantidad de este gas se filtra a la atmósfera desde estas plantas.

«Por ejemplo, Dinamarca es pionera en la producción de biogás. Pero si sólo se escapa un pequeño porcentaje del metano de este proceso, se contrarresta cualquier mejora climática», concluye Johnson.

Un método que simula y acelera el proceso natural

Los investigadores construyeron un laboratorio de reacción e idearon un método que simula y acelera enormemente el proceso de degradación natural del metano.

Denominaron al método Sistema Fotoquímico de Erradicación del Metano (MEPS) y degrada este gas 100 millones de veces más rápido que en la naturaleza.

El método funciona introduciendo moléculas de cloro en una cámara de reacción con gas metano. A continuación, los investigadores proyectan luz ultravioleta sobre las moléculas de cloro. La energía de la luz hace que las moléculas se dividan y formen dos átomos de cloro.

A continuación, los átomos de cloro roban un átomo de hidrógeno al metano, que se descompone. El producto clorado (ácido clorhídrico) se captura y se recicla posteriormente en la cámara.

El metano se convierte en dióxido de carbono (CO2) y monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2) de la misma forma que lo hace el proceso natural en la atmósfera.

El metano en la atmósfera

El metano puede quemarse para eliminarlo del aire, pero su concentración debe ser superior al 4%, 40.000 partes por millón (ppm) para ser inflamable. Como la mayoría de las emisiones de origen humano están por debajo del 0,1%, no pueden quemarse.

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) ha determinado que la reducción de las emisiones de este gas reducirá inmediatamente el aumento de la temperatura global.

El metano es un gas de efecto invernadero que se emite de forma natural a partir de, entre otras cosas, los humedales, y de fuentes artificiales como la producción de alimentos, el gas natural y las plantas de tratamiento de aguas residuales.

En la actualidad, el metano es responsable de un tercio de los gases de efecto invernadero que afectan al clima y provocan el calentamiento global.

El metano tarda entre 10 y 12 años en descomponerse de forma natural en la atmósfera, donde se convierte en dióxido de carbono.

En un periodo de 25 años, el metano es 85 veces peor para el clima que el CO2. En un periodo de 100 años, el metano es 30 veces peor para el clima que el CO2. Su concentración en la atmósfera ha aumentado un 150% desde mediados del siglo XVIII.

El metano por sí solo ha aumentado la exposición antropogénica a la radiación en 1,19 W/m2, lo que es responsable de un aumento de 0,6 ºC en la temperatura media global del aire en superficie, según el IPCC.