Scientists succeed in converting CO2 into graphite to manufacture batteries/Científicos logran convertir el CO2 en grafito para fabricar baterías

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A research project led by Lawrence Berkeley National Laboratory (USA) and the National Institute of Chemical Physics and Biophysics (Estonia) has succeeded in converting carbon dioxide into solid carbon, specifically graphite, a material of great industrial value. The process they used is called molten salt electrolysis. In essence, it involves heating a salt to a very high temperature (around 500 °C) until it becomes liquid. Then, CO2 is introduced into this salt bath, and an electric current is passed through two electrodes.

Una investigación liderada por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (EE.UU.) y el Instituto Nacional de Física Química y Biofísica (Estonia), ha logrado convertir dióxido de carbono en carbono sólido, específicamente en grafito, un material de gran valor industrial. El proceso que han empleado se llama electrólisis en sales fundidas. A grandes rasgos, consiste en calentar una sal a una temperatura muy alta (alrededor de 500 °C) hasta que se vuelve líquida. Luego, se introduce CO2 en este baño de sal y se hace pasar una corriente eléctrica a través de dos electrodos.

The current triggers a chemical reaction that strips oxygen atoms from CO2 molecules, causing carbon to deposit in a solid state onto one of the electrodes. The true innovation of this study is not the process itself (which was already known), but rather that, for the first time, scientists have been able to observe and film the reaction in real time at the molecular level. Until now, working within molten salts was like being in a "black hole" for optical instruments, as they are extremely corrosive and destroy any conventional lens. To overcome this, they designed a special microscope with components resistant to these extreme conditions.

La corriente provoca una reacción química que arranca los átomos de oxígeno de las moléculas de CO2, haciendo que el carbono se deposite en estado sólido sobre uno de los electrodos. La verdadera innovación de este estudio no es el proceso en sí (que ya se conocía), sino que, por primera vez, los científicos han podido observar y filmar la reacción en tiempo real a nivel molecular. Hasta ahora, trabajar dentro de sales fundidas era como estar en un "agujero negro" para los instrumentos ópticos, ya que son extremadamente corrosivas y destruyen cualquier lente convencional. Para lograrlo, diseñaron un microscopio especial con componentes resistentes a esas condiciones tan extremas.

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Thanks to this direct observation, they discovered two key things. Carbon dioxide doesn't convert to solid carbon all at once, but rather passes through an intermediate state. Identifying this intermediate step is crucial, as it provides a control point for directing the reaction as desired. By changing the composition of the salt and the electrode material, the atomic structure of the resulting solid carbon can be modified. This allows them to "choose" between obtaining amorphous carbon, nanotubes, or, most valuable of all, high-purity graphite, which is used in the anodes of lithium-ion batteries.

Gracias a esta observación directa, descubrieron dos cosas clave. El dióxido de carbono no se convierte en carbono sólido de una sola vez, sino que pasa por un estado intermedio. Identificar este paso intermedio es crucial, ya que da un punto de control para poder dirigir la reacción hacia donde se desea. Al cambiar la composición de la sal y el material de los electrodos, se puede modificar la estructura atómica del carbono sólido que se produce. Esto permite "elegir" entre obtener carbono amorfo, nanotubos o, el más valioso, grafito de alta pureza, que es el que se usa en los ánodos de las baterías de iones de litio.

This discovery has the potential to be revolutionary for several reasons. Graphite is a strategic material for manufacturing batteries for electric vehicles and electronic devices, and most of it is mined abroad, creating dependency and supply chain problems. This process offers a way to produce graphite locally from waste. Instead of viewing CO2 solely as waste that needs to be stored (carbon capture and storage), this approach transforms it into a valuable raw material.

Este descubrimiento tiene el potencial de ser revolucionario por varias razones. El grafito es un material estratégico para la fabricación de baterías de vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos, y la mayor parte se extrae de minas en el extranjero, lo que genera dependencia y problemas en la cadena de suministro. Este proceso ofrece una vía para producir grafito de forma local a partir de un residuo. En lugar de considerar el CO2 únicamente como un desecho que hay que almacenar (captura y almacenamiento de carbono), este enfoque lo convierte en una materia prima valiosa.

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Unfortunately, despite its great potential, it is still a laboratory-stage technology and faces significant challenges before reaching industry. Maintaining a process at 500°C requires a large amount of energy, which increases the cost of the process and could limit its final carbon footprint if the electricity is not from renewable sources. Moving from a laboratory experiment to an industrial plant that produces tons of graphite requires solving complex engineering problems, such as designing larger and more efficient reactors.

Lamentablemente, a pesar de su gran potencial, aún es una tecnología en fase de laboratorio y enfrenta importantes retos antes de llegar a la industria. Mantener un proceso a 500 °C requiere una gran cantidad de energía, lo que encarece el proceso y podría limitar su huella de carbono final si la electricidad no es de origen renovable. Pasar de un experimento de laboratorio a una planta industrial que produzca toneladas de grafito requiere resolver complejos problemas de ingeniería, como el diseño de reactores más grandes y eficientes.

Finding the ideal combination of salts and electrodes—one that is inexpensive, efficient, and doesn't degrade quickly—is essential for making the process economically competitive with traditional mining. In short, this research represents a fundamental breakthrough because it transforms a known chemical process into a controllable and understandable one. It opens a door to a future where the primary climate challenge becomes a key source of materials for the energy transition, although a long road of research and development remains before this becomes a reality.

Se necesita encontrar la combinación ideal de sales y electrodos que sea barata, eficiente y que no se degrade rápidamente, para que el proceso sea económicamente competitivo frente a la minería tradicional. En resumen, el trabajo de estos investigadores es un avance fundamental porque convierte un proceso químico conocido en un proceso controlable y comprensible. Abre una puerta a un futuro donde el principal problema climático se convierta en una fuente clave de materiales para la transición energética, aunque aún queda un largo camino de investigación y desarrollo para que esto sea una realidad cotidiana.

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https://www.sciencealert.com/scientists-watched-carbon-dioxide-being-pulled-out-of-the-air-to-form-graphite

https://www.lavanguardia.com/neo/ciencia-neo/20260810/11611057/efecto-invernadero-logran-convertir-co-grafito-fabricar-baterias-avance-promete-revolucionar-tecnologia-sostenible.html