La amenaza existencial del cambio climático está impulsada en gran medida por la liberación excesiva de gases de efecto invernadero en nuestra atmósfera, principalmente dióxido de carbono (CO2), que atrapa el calor y conduce al calentamiento general de nuestro planeta. Las concentraciones de CO2 han aumentado más rápidamente en las últimas décadas que en cualquier otro momento de la historia de la humanidad, estimuladas principalmente por combustibles fósiles quemados para energía y transporte[1], [2]. Esto probablemente conducirá a niveles más altos de dióxido de carbono para 2025 que los observados durante el período más cálido de los últimos 3.3 millones de años[3].
Los gobiernos y las corporaciones, incluida IBM, están reduciendo las emisiones de CO2 para ayudar a evitar que la temperatura global suba 1.5°C más por encima de los niveles pre-industriales -un punto de inflexión más allá del cual el hielo polar podría derretirse y causar daños catastróficos[4]. Pero el uso cada vez mayor de fuentes de energía que queman combustibles fósiles pone en peligro ese objetivo[5]. Las tecnologías y soluciones de captura de CO2 a gran escala son una parte esencial de nuestro camino hacia cero emisiones netas.
En los próximos cinco años podremos capturar CO2 de manera más eficiente y transformarlo en algo útil.
Hasta ahora, los enfoques típicos para capturar el CO2 emitido han incluido la absorción química y el uso de membranas para filtrar el dióxido de carbono de otros gases. Pero estos procesos, mientras que eficientes en términos de la cantidad de CO2 suprimido, siguen consumiendo demasiada energía y son costosos para un uso mundial generalizado.
Necesitamos nuevos materiales y procesos para capturar CO2 a escala global. Usando el ciclo de descubrimiento acelerado, entenderemos qué materiales y métodos existen en la actualidad para que los científicos puedan identificar áreas maduras para los hallazgos. Un equipo de investigadores de IBM está creando una base de conocimientos en la nube sobre métodos y materiales existentes para capturar CO2. Emplea la tecnología de IBM para la anotación y el procesamiento del lenguaje natural para extraer información contenida en patentes y documentos, aplica inteligencia artificial (IA) para digerir la información y presentar los descubrimientos al investigador, como una clasificación de los materiales más conocidos para la separación del dióxido de carbono.
Sobre la base de este conocimiento, los científicos pueden definir las propiedades deseadas de las moléculas a considerar para los procesos de captura y separación de CO2. Luego, los equipos pueden utilizar algoritmos de IA para predecir las moléculas óptimas que se emplearán como bloques de construcción para membranas de polímero más efectivas para la separación del dióxido de carbono.
Una vez capturado, el CO2 se puede utilizar. Los investigadores de IBM también están trabajando en una plataforma de desarrollo de materiales sostenibles para aprovechar el dióxido de carbonocomo materia prima para monómeros y polímeros como el plástico. Los nuevos materiales basados en CO2 están diseñados con un enfoque hacia la reciclabilidad que permite su recuperación y reutilización.
Progresar en la captura y retención de carbono antes de que sea demasiado tarde requiere una aceleración del proceso de descubrimiento a través de la estrecha integración de la infraestructura informática de alto rendimiento, sofisticados sistemas de inteligencia artificial y experimentos de laboratorio automatizados por IA para probar un gran número de reacciones químicas. Estas reacciones deben ilustrar las reglas de diseño para moléculas y procesos químicos que posibilitan la síntesis eficiente de materiales optimizados para la captura, separación y conversión de CO2.
El objetivo durante los próximos cinco años es lograr que la captura y reutilización de CO2 sean lo suficientemente eficientes para escalar globalmente, de modo que podamos reducir significativamente la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera y, finalmente, frenar el cambio climático.
[1] Revision of the EPICA Dome C CO2 record from 800 to 600-kyr before present: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2014GL061957
[2] IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty:https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/chapter-1/
[3] Atmospheric CO2 during the Mid-Piacenzian Warm Period and the M2 glaciation: https://www.nature.com/articles/s41598-020-67154-8
[4] Climate tipping points — too risky to bet against: https://www.nature.com/articles/d41586-019-03595-0
[5] Committed emissions from existing energy infrastructure jeopardize 1.5 °C climate target: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1364-3.
