{"id":573382,"date":"2025-12-18T16:37:04","date_gmt":"2025-12-18T19:37:04","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=573382"},"modified":"2025-12-18T16:37:04","modified_gmt":"2025-12-18T19:37:04","slug":"un-dispositivo-proyectado-en-brasil-retiene-parte-del-co%e2%82%82-que-emiten-los-camiones","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/un-dispositivo-proyectado-en-brasil-retiene-parte-del-co%e2%82%82-que-emiten-los-camiones\/","title":{"rendered":"Un dispositivo proyectado en Brasil retiene parte del CO\u2082 que emiten los camiones"},"content":{"rendered":"

Un reactor abastecido con un material cer\u00e1mico innovador capaz de capturar di\u00f3xido de carbono (CO2<\/sub>) tiene potencial como para reducir el impacto ambiental de los motores di\u00e9sel que equipan camiones, \u00f3mnibus, tractores, m\u00e1quinas industriales y generadores de energ\u00eda. Esta innovaci\u00f3n es fruto de un trabajo realizado en colaboraci\u00f3n entre la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG), el Instituto Nacional de Tecnolog\u00eda (INT), la unidad de investigaciones del Ministerio de Ciencia, Tecnolog\u00eda e Innovaci\u00f3n (MCTI) de Brasil, que cuya sede se encuentran en R\u00edo de Janeiro, y una empresa fabricante de autom\u00f3viles que prefiere mantener el anonimato. En enero de este a\u00f1o se present\u00f3 en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) una solicitud de patente del material.<\/p>\n

En pruebas realizadas a finales de 2024, cuando se instal\u00f3 un prototipo del reactor en un cami\u00f3n, la tecnolog\u00eda consigui\u00f3 adsorber el 7,7 % del CO2<\/sub> emitido en todo el recorrido. La adsorci\u00f3n es el proceso mediante el cual las mol\u00e9culas o los iones son retenidos en la superficie de un material mediante interacciones qu\u00edmicas o f\u00edsicas. En el ensayo se utiliz\u00f3 una metodolog\u00eda llamada Real Driving Emissions (RDE), estandarizada por el Instituto Brasile\u00f1o de Medio Ambiente y Recursos Naturales Renovables (Ibama), que mide la emisi\u00f3n de contaminantes en condiciones reales de circulaci\u00f3n de los veh\u00edculos. El cami\u00f3n en cuesti\u00f3n recorri\u00f3 170 kil\u00f3metros (km), atravesando zonas urbanas, rurales y un tramo de una carretera. Teniendo en cuenta solamente el trayecto urbano, su rendimiento fue a\u00fan mejor, con una retenci\u00f3n del 17,2 % de los gases.<\/p>\n

\u201cQuedamos satisfechos con el resultado. Ahora estamos trabajando para ampliar el nivel de captura hasta un 30 % en cualquier tipo de recorrido\u201d, dice el qu\u00edmico Jadson Cl\u00e1udio Belchior, del Departamento de Qu\u00edmica de la UFMG y coordinador del proyecto.<\/p>\n

El material cer\u00e1mico adsorbente de CO2<\/sub> creado por el equipo de Belchior se produce con un conjunto de reactivos qu\u00edmicos en su mayor\u00eda inorg\u00e1nicos y abundantes en la naturaleza, cuya composici\u00f3n se mantiene en secreto hasta que le sea otorgada la patente. Una vez mezclados, forman un material pastoso que luego se transforma en p\u00e9lets semiesf\u00e9ricos de 1 cent\u00edmetro (cm) de di\u00e1metro. \u201cSe trata de un material poroso microsc\u00f3picamente, lo que permite el ingreso del CO2<\/sub>, que reacciona con las sustancias qu\u00edmicas\u201d, explica el investigador.<\/p>\n

Los p\u00e9lets se colocan en un reactor met\u00e1lico de formato cil\u00edndrico cuyas dimensiones finales a\u00fan restan definirse. Este, a su vez, se instala en el sistema de escape del veh\u00edculo o m\u00e1quina, el conjunto de piezas que expulsa los gases de combusti\u00f3n producidos por el motor hacia el exterior. El material cer\u00e1mico retiene solamente el CO2<\/sub>, lo que significa que el sistema de escape sigue necesitando el catalizador, la pieza que reacciona con los dem\u00e1s gases contaminantes (v\u00e9ase la infograf\u00eda abajo<\/em>).<\/p>\n<\/div>

\n \n \n \n <\/picture>Alexandre Affonso \/ Revista Pesquisa FAPESP<\/span><\/div>
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El control de la temperatura
\n<\/strong>Para que los p\u00e9lets cer\u00e1micos consigan retener el di\u00f3xido de carbono, este gas debe estar a una temperatura inferior a los 110 grados Celsius (\u00baC). \u201cPor encima de ese l\u00edmite t\u00e9rmico, el material es inerte en relaci\u00f3n con el CO2<\/sub>\u201d, informa Belchior. Uno de los retos consiste en enfriar el gas. La combusti\u00f3n en un motor di\u00e9sel tiene lugar a alrededor de 600 \u00baC. \u201cEsta temperatura desciende r\u00e1pidamente y al llegar al sistema de escape ronda los 250 \u00baC, siendo a\u00fan muy alta para que el proceso de adsorci\u00f3n sea viable\u201d, detalla el qu\u00edmico. Cabe destacar, tambi\u00e9n a\u00f1ade, que el gas no llega al reactor a una temperatura homog\u00e9nea, lo que hace que toda porci\u00f3n que supere los 110 \u00baC no reaccione con el material. El di\u00f3xido de carbono no retenido por los p\u00e9lets se libera al ambiente sin generar residuos.<\/p>\n

La soluci\u00f3n que se encontr\u00f3 para enfriar el gas consisti\u00f3 en instalar en el sistema de escape, entre el motor y el reactor, una tuber\u00eda de expansi\u00f3n de mayor di\u00e1metro. \u201cEs un procedimiento habitual para ampliar el intercambio de calor y acelerar el enfriamiento. Funciona como el tubo del radiador\u201d, explica la ingeniera mec\u00e1nica Val\u00e9ria Said de Barros Pimentel, investigadora del INT. Los equipos del INT y de la empresa fabricante de autom\u00f3viles se encargaron del desarrollo del reactor y del sistema de escape, as\u00ed como de implementar la metodolog\u00eda RDE utilizada en los ensayos de campo.<\/p>\n

Para mejorar el rendimiento del sistema y alcanzar la ansiada meta del 30 % de captura de CO2<\/sub> ser\u00e1 necesario reducir a\u00fan m\u00e1s la temperatura a la que el gas resultante de la combusti\u00f3n llega al reactor. Una de las prioridades del estudio, seg\u00fan informan los investigadores, consiste en optimizar el intercambio t\u00e9rmico en la tuber\u00eda de expansi\u00f3n. El equipo del INT analiza introducir mejoras tanto en el dise\u00f1o de la pieza como en el material met\u00e1lico utilizado. Otra posibilidad, seg\u00fan Barros Pimentel, apunta a lograr una mayor eficiencia de los p\u00e9lets cer\u00e1micos para reducir el espacio ocupado y permitir el uso de reactores m\u00e1s peque\u00f1os, ampliando el circuito de enfriamiento antes de llegar al reactor.<\/p>\n

La disminuci\u00f3n de la temperatura del gas en el reactor tambi\u00e9n tiene una segunda funci\u00f3n: la reducci\u00f3n de los costos de regeneraci\u00f3n del material cer\u00e1mico. Para separar el CO2<\/sub> retenido, los p\u00e9lets son sometidos a un sencillo proceso de calentamiento. \u201cSucede que cuanto mayor es la temperatura de captura del CO2<\/sub>, mayor tendr\u00e1 que ser la temperatura de la fuente de calor utilizada en el proceso de regeneraci\u00f3n, lo que se traduce en un mayor gasto energ\u00e9tico y encarece el proceso\u201d, explica Belchior.<\/p>\n

En un art\u00edculo publicado en la revista Fuel<\/em> en 2019, el equipo de la UFMG present\u00f3 los detalles del proceso regenerativo del material cer\u00e1mico, esencial para su reutilizaci\u00f3n. Los estudios, a\u00fan en fase preliminar, se realizaron en un banco de laboratorio. \u201cCuando el gas capturado se encuentra a 100 \u00baC, los p\u00e9lets deben calentarse a temperaturas del orden de los 340 \u00baC para regenerarlos\u201d, comenta Belchior. \u201cPretendemos reducir la temperatura del gas capturado hasta un rango entre 80 \u00baC y 90 \u00baC a los efectos de reducir el gasto energ\u00e9tico en el proceso de regeneraci\u00f3n\u201d. En el art\u00edculo publicado en Fuel<\/em>, los autores informan que el an\u00e1lisis termogravim\u00e9trico de los p\u00e9lets cer\u00e1micos determin\u00f3 que los mismos pueden reutilizarse en 10 ciclos de adsorci\u00f3n de CO2<\/sub>. La termogravimetr\u00eda es una t\u00e9cnica con la cual se eval\u00faan las cualidades fisicoqu\u00edmicas de los materiales sometidos a variaciones de temperatura.<\/p>\n

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Jo\u00e3o Marcos Rosa\u2009\/\u2009Nitro<\/span>Jadson Belchior, coordinador de la investigaci\u00f3n, y su alumna Daniele Leal preparan una muestra del material cer\u00e1mico para evaluar su eficacia en la captura de CO2<\/sub>Jo\u00e3o Marcos Rosa\u2009\/\u2009Nitro<\/span><\/p><\/div>\n

La propuesta de los investigadores consiste en promover la econom\u00eda circular, es decir, darle un uso productivo al CO2<\/sub> retenido en los reactores. La idea es envasar el gas en cilindros para luego vend\u00e9rselo a las industrias de alimentos, bebidas y fabricantes de combustibles sint\u00e9ticos, donde el CO2<\/sub> se utiliza como insumo.<\/p>\n

Otro reto que deben superar los equipos de la UFMG y el INT es la creaci\u00f3n de un \u201ckit reactor\u201d cuya instalaci\u00f3n en el sistema de escape de los veh\u00edculos sea sencilla. \u201cEl dispositivo debe permitir el f\u00e1cil reemplazo de los p\u00e9lets del reactor\u201d, dice el investigador de la UFMG, previendo que un cami\u00f3n que presta un servicio intensivo deber\u00e1 sustituir el material a diario, pero ser\u00e1 necesario realizar nuevas rondas de pruebas con el producto final para definir el esquema de reemplazo.<\/p>\n

Al margen de todas las soluciones tecnol\u00f3gicas que deben encontrarse para que la innovaci\u00f3n llegue a los usuarios, el estudio de factibilidad econ\u00f3mica del proceso a\u00fan no ha sido elaborado. Los cient\u00edficos esperan que el costo final del sistema sea bajo, ya que las sustancias qu\u00edmicas y las piezas met\u00e1licas empleadas son de f\u00e1cil acceso y de bajo valor comercial.<\/p>\n

El proyecto del dispositivo adsorbente de CO2<\/sub> fue inscrito en 2022 en el Programa Rota 2030 \u2013 Movilidad y Log\u00edstica, del gobierno federal, que apoya el desarrollo tecnol\u00f3gico del sector automotor. En 2024, este programa fue sustituido por el Programa Movilidad Verde e Innovaci\u00f3n (Mover). Entre las metas establecidas en el programa sucesor se encuentra la necesidad de que las empresas fabricantes de autom\u00f3viles participantes reduzcan en un 50 % las emisiones de carbono de sus veh\u00edculos para 2030, en comparaci\u00f3n con las emisiones de 2011.<\/p>\n

Sin embargo, las emisiones de gases de efecto invernadero del sector del transporte est\u00e1n en ascenso. En Brasil, seg\u00fan el Sistema de Estimaciones de Emisiones y Remoci\u00f3n de Gases de Efecto Invernadero (SEEG), del Observatorio del Clima, las emisiones de ese segmento aumentaron un 3,2 % en 2023 y alcanzaron una cifra r\u00e9cord de 223,8 millones de toneladas de CO2<\/sub> equivalente, siendo esta \u00faltima una magnitud internacional que establece una equivalencia entre todos los gases de efecto invernadero (metano, \u00f3xido nitroso y otros) y el CO2<\/sub>. El sector del transporte de cargas fue el principal responsable de ese incremento. Ese a\u00f1o, las emisiones totales de Brasil ascendieron a 2.670 millones de toneladas de CO2<\/sub> equivalente.<\/p>\n

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Jo\u00e3o Marcos Rosa\u2009\/\u2009Nitro<\/span>Los p\u00e9lets se depositan en el prototipo del reactor, instalado en el escape de un cami\u00f3nJo\u00e3o Marcos Rosa\u2009\/\u2009Nitro<\/span><\/p><\/div>\n

\u201cEl desarrollo de tecnolog\u00edas capaces de capturar CO2<\/sub> directamente de fuentes m\u00f3viles como los camiones, es de gran relevancia de cara a los desaf\u00edos actuales de descarbonizaci\u00f3n del sector del transporte\u201d, dice el qu\u00edmico Pedro Vidinha, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) e investigador del Centro de Investigaciones para la Innovaci\u00f3n en Gases de Efecto Invernadero (RCGI), apoyado por la FAPESP.<\/p>\n

El trabajo realizado por la UFMG y el INT, pondera Vidinha, es prometedor porque propone una soluci\u00f3n innovadora y potencialmente adaptable a la realidad brasile\u00f1a. \u201cLa posibilidad de capturar hasta un 17 % de las emisiones de CO2<\/sub> directamente en el escape de los veh\u00edculos representa un avance significativo\u201d, sostiene.<\/p>\n

El equipo de Belchior comenz\u00f3 a desarrollar materiales cer\u00e1micos capaces de capturar CO2<\/sub> en 2007. El grupo ya ha presentado 21 solicitudes de patentes, incluida la del proyecto actual, 11 de las cuales le fueron concedidas, siete de ellas en Estados Unidos. La primera se tramit\u00f3 cuando el equipo consigui\u00f3 capturar el gas a una temperatura de 600 \u00baC. M\u00e1s que nada se trataba de una prueba de factibilidad, ya que el CO2<\/sub> retenido a esa temperatura vuelve inviable el proceso de regeneraci\u00f3n del material cer\u00e1mico.<\/p>\n

Una segunda fase del proyecto se llev\u00f3 a cabo entre 2015 y 2018 con el apoyo de Petrobras, Fiat (actualmente Stellantis) y la Fundaci\u00f3n de Apoyo a la Investigaci\u00f3n Cient\u00edfica del Estado de Minas Gerais (Fapemig), cuando el equipo consigui\u00f3 reducir la temperatura del proceso a 300 \u00baC, todav\u00eda demasiado alta para que el proceso fuera viable. Por entonces, la principal sustancia qu\u00edmica utilizada como insumo para fabricar el material cer\u00e1mico era el \u00f3xido de calcio (CaO), tal como se describe en un art\u00edculo publicado en 2020 en la revista International Nano Letters<\/em>. Los experimentos le valieron al grupo de la UFMG el Premio Inventor 2019, de Petrobras. En aquel momento, el objetivo del proyecto era la captura del CO2<\/sub> resultante de la combusti\u00f3n de la gasolina y el etanol.<\/p>\n

El proyecto actual, que apunta a retener el CO2<\/sub> emitido por los motores di\u00e9sel, exigi\u00f3 al grupo una nueva investigaci\u00f3n sobre las sustancias qu\u00edmicas m\u00e1s adecuadas para este proceso. El enfoque en la captura del CO2<\/sub> en los motores gasoleros responde a los intereses del fabricante de autom\u00f3viles asociado a la iniciativa. La meta personal de Belchior es realizar una presentaci\u00f3n pr\u00e1ctica del sistema, ya con las mejoras necesarias, durante la reuni\u00f3n de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Clim\u00e1tico de 2025 \u2012la COP30\u2012, que se llevar\u00e1 a cabo en la ciudad de Bel\u00e9m, capital del estado brasile\u00f1o de Par\u00e1, a finales de este a\u00f1o.<\/p>\n

Este art\u00edculo sali\u00f3 publicado con el t\u00edtulo \u201cPara captar di\u00f3xido de carbono<\/strong>\u201d en la edici\u00f3n impresa n\u00b0 351 de mayo de 2025. <\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/strong>PINTO, P. C. C. et al<\/em>. CO2<\/sub> capture performance and mechanical properties of Ca(OH)2-based sorbent modified with MgO and (NH4)2HPO4 for calcium looping cycle<\/a>. Fuel. <\/strong>v. 256. nov. 2019.
\nOLIVEIRA, H. et al<\/em>. Improvement on CO2<\/sub> capture by CaO pellet modified with carbon nanotubes<\/a>. International NanoLetters<\/strong>. v. 10, p. 141-9. jun 2020.
\nPINTO, P. C. C. et al<\/em>. Chemical absorption of CO2<\/sub> enhanced by solutions of alkali hydroxides and alkoxides at room temperature<\/a>. Chemistry Select<\/strong>. v. 7, p. 1-11. nov. 2022.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"En pruebas realizadas en condiciones reales, el sistema captur\u00f3 hasta un 17% de las emisiones de este gas provenientes de motores di\u00e9sel","protected":false},"author":538,"featured_media":573383,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[297,312,328],"coauthors":[1346],"class_list":["post-573382","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tecnologia-es","tag-ingenieria","tag-innovacion","tag-quimica-es","position_at_home-sumario"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/573382","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/538"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=573382"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/573382\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":573405,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/573382\/revisions\/573405"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/573383"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=573382"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=573382"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=573382"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=573382"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}