Dos de las mayores fuentes de dióxido de carbono son las plantas de energía basadas en combustibles fósiles y otra son las vacas. No resulta muy probable que alguno de los dos vaya a desaparecer. Pero una investigación cree que el excedente del producto de uno sirva para reducir las emisiones nocivas del otro. Por extraño que suene, la leche que se desecha, producto de la actividad ganadera puede minimizar la cantidad de CO2 que se emite al producir electricidad.
El frenar el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero es uno de los mayores desafíos que enfrenta actualmente la humanidad. Además de eliminar las prácticas nocivas, los investigadores se esfuerzan por crear soluciones escalables y sostenibles para ayudar a eliminar gases, como el dióxido de carbono, de la atmósfera.
La ciencia no cree que sea probable que exista una «solución milagrosa». Se necesita una combinación de enfoques que reducirán colectivamente las emisiones de gases de efecto invernadero para abordar el cambio climático. En este ámbito, la producción de leche y las plantas de energía se podrían fundir en una nueva idea interesante e innovadora.
Aprovechar lo que se desecha
Una reciente investigación de la Universidad de Clarkson muestra cómo se puede usar el excedente de leche para capturar dióxido de carbono (CO2) de las emisiones de las centrales eléctricas basadas en combustibles fósiles.
El estudio señala que la leche se puede convertir en carbones activados avanzados con una porosidad y una química de superficie ajustadas. Lo asombroso de la propuesta es que no requiere producir más leche solo para usarla como precursora de los carbonos. Más bien, propone que la leche que se desecha actualmente se aproveche.
La industria láctea ha experimentado una disminución en el consumo desde la década de los ochenta, mientras que la cantidad de leche por vaca ha aumentado. Esto significa que en lugares como América del Norte, la leche se produce en exceso, y los productores lecheros desechan más de 80 millones de galones de leche cada año.
Pero el equipo de investigación ve la leche como un flujo de residuos sostenible y fácilmente disponible para nuevas tecnologías de captura de carbono. Podrían ayudar a compensar las emisiones producidas en la industria láctea.
Increíble pero cierto
El estudio indica que es posible reducir en gran medida las emisiones de CO2 de las centrales eléctricas mediante el uso de leche sobrante o residual para crear carbones activados, lo que absorbe o elimina el CO2 de la salida.
«Nuestro desafío fue crear un carbón activado ‘verde’ económico», dijo el coautor del estudio Mario Wriedt, profesor asociado de química y ciencia biomolecular de la Universidad de Clarkson. «La leche en polvo se puede convertir en carbones activados avanzados con la porosidad y la química de superficie adecuadas para adsorber el CO2, lo que permite un control mucho mejor que con los materiales actuales utilizados para este proceso, como cáscaras de coco o carbón”, explicó.
Este es el primer informe de desempeño de vanguardia para un carbón activado derivado de un compuesto natural. El proceso para hacer los sorbentes es similar al que se hace para tostar el café, pero con un agente secundario que graba agujeros a nanoescala en el material.
«Piense en granos de café agujereados tostados extremadamente oscuros», explica David Mitlin, coautor del estudio, ex profesor de Clarkson y actualmente de la Universidad de Texas en Austin. «Los agujeros a nanoescala, debido a sus estrictos tamaños y la química de la superficie, son muy efectivos para atrapar el CO2 sin dejar de entrar el vapor de agua. El CO2 queda atrapado de manera reversible en los microporos del absorbente de carbono, que pueden reutilizarse una vez que el CO2 se libera de sus poros», explica.
Aprovechar la realidad
Wriedt explica que, al utilizar el producto lácteo en el proceso, no se estaría afectando en modo alguno el suministro de alimentos. El consumo de leche ha disminuido más del 30% desde 1980. Pero ha habido un aumento del 13% en la producción anual de leche por vaca. Este incremento crea un exceso de oferta en el que los agricultores ahora desechan más de 50 millones de galones de leche al año. «Este uso de la leche de podría ser un impulso para la industria láctea», dice.
«La estructura de la leche permite un excelente control de la porosidad del carbono y la química de la superficie, más allá de lo que es posible con precursores estándar como cáscaras de coco o carbón», dijo Mitlin.
«El gran desafío que aborda este trabajo es obtener una combinación de selectividad (dióxido de carbono frente a vapor de agua) necesaria para la captura de gases de combustión de la planta de energía, mientras se mantiene la capacidad general alta y el costo relativamente bajo», explicó.
Conversión en carbono
Los sorbentes a base de carbono se prepararon mediante un proceso de pirólisis de dos pasos. Implica la conversión de leche en polvo en biocarbón seguido de la activación con una base a temperaturas elevadas.
La leche de vaca se compone de una serie de proteínas, grasas y minerales. En particular, las proteínas de caseína, una familia de fosfoproteínas. Son estos grupos de proteínas los que sirven como plantilla para el desarrollo estructural 3D del carbono, pues sobreviven a las etapas iniciales de pirólisis durante las cuales la leche en polvo se calienta a 400 °C y evitan que la estructura del carbono colapse.
Durante el segundo paso de activación, la base KOH reacciona con el carbono para producir carbonato de potasio, que se descompone y deja microporos ricos en nitrógeno y oxígeno. Se demostró que el carbón activado resultante atrapa de manera efectiva y reversible el dióxido de carbono mientras excluye el vapor de agua.
Un gran avance
Un elemento innovador de este estudio, es que permite compensar la huella de carbono que deja la producción lechera. El sistema alimentario es responsable de aproximadamente el 30% de las emisiones de gases de efecto invernadero en la actualidad. Se espera que estas emisiones aumenten rápidamente. La progresión continuará a medida que las personas de todo el mundo consuman más carne y productos lácteos.
Estudios recientes afirman que, incluso si todas las emisiones de gases de efecto invernadero no alimentarias se cortaran, solo con las emisiones de los sistemas alimentarios cruzáríamos el umbral de aumento de temperatura a mediados de siglo.
La ciencia ha hecho reiterados llamamientos a los legisladores. Les pide ser más creativos y ambiciosos en ayudar a los consumidores a comer menos carne y lácteos. Los gobiernos han tardado en adoptar el cambio dietético como una solución climática. Pero ahora pueden aprovechar este estudio para contribuir a ayudar a compensar la huella de carbono de la industria láctea.
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