Descoberta de hidrogênio subterrâneo cria novo boom de mineração no mundo

Fonte: inovacaotecnologica.com.br

Os geólogos estavam estudando o metano, mas se depararam com um depósito gigantesco de hidrogênio puro.

[Imagem: CNRS]

Hidrogênio dourado

No início deste ano, a equipe dos professores Jacques Pironon e Phillipe De Donato, da Universidade de Lorraine, na França, estava à procura de metano na região tipicamente mineradora onde fica a universidade quando sua equipe fez uma descoberta inesperada: A cerca de 3.000 metros de profundidade, eles encontraram um grande depósito de hidrogênio.

"É o que chamamos de sorte," disse Pironon.

Não muito tempo atrás, tal descoberta teria despertado apenas o interesse acadêmico mas, hoje, ela está gerando um frenesi.

Isso porque muitos acreditam que o hidrogênio será um combustível essencial por poder levar a economia global a zerar suas emissões de gases poluentes, uma vez que o hidrogênio não produz CO2 quando utilizado como combustível ou em processos industriais.

Mas a grande desvantagem do hidrogênio é que, neste momento, a maioria das formas de produção do gás não são nada verdes: De acordo com o Carbon Trust, menos de 1% da atual produção global de hidrogênio é livre de emissões.

Cores do hidrogênio

O hidrogênio hoje é catalogado por cores de acordo com sua origem e as emissões de gases de efeito estufa que o processo gera.

Existe o hidrogênio cinza, produzido pela divisão do metano em dióxido de carbono e hidrogênio (H2); o hidrogênio azul é produzido da mesma forma, mas o CO2 produzido é capturado e armazenado. O hidrogênio negro é produzido pela queima parcial do carvão.

Já o hidrogênio verde - este raro 1% - é criado através da eletrólise da água em oxigênio e hidrogênio. Mas o hidrogênio verde é relativamente caro e escasso, então qualquer outro tipo de fornecimento do gás sem emissões seria bem-vindo.

Conhecidos como hidrogênio branco, hidrogênio natural, hidrogênio dourado ou hidrogênio geológico, os depósitos naturais podem ser uma fonte importante do gás. Os geólogos acreditam que essas reservas naturais de hidrogênio são geradas de várias maneiras, mas o processo principal envolve a interação da água subterrânea com minerais ricos em ferro, como a olivina. Isso faz com que as moléculas da água sejam divididas, com o oxigênio ligando-se ao ferro, e o hidrogênio ficando livre para se acumular.

A grande aposta dos cientistas até agora tem-se concentrado na produção de hidrogênio verde usando energia solar.

[Imagem: Valentin Marquardt/University of Tübingen]

Depósitos de hidrogênio geológico

A descoberta dos pesquisadores franceses não representa a primeira vez em que hidrogênio natural foi encontrado - já existe um pequeno poço em Bourakébougou, no oeste do Mali, e acredita-se também que existam grandes depósitos nos EUA, Austrália, Rússia e vários países europeus.

Acredita-se, no entanto, que a descoberta na França represente o maior depósito natural do gás já encontrado. O professor Pironon estima que possam existir 250 milhões de toneladas de hidrogênio na bacia de Lorraine, o suficiente para cobrir a atual procura global por mais de dois anos.

E deve haver muitos outros depósitos de hidrogênio a serem descobertos em todo o mundo - o Serviço Geológico dos EUA (USGS) estima milhares ou talvez bilhões de megatoneladas. Mas nem tudo isto será facilmente explorável. "Este é o modelo global, e a grande maioria será inacessível - profundo demais ou longe demais do litoral, ou em acumulações que são muito pequenas para que o seu acesso se torne algum dia economicamente viável," explicou Geoffrey Ellis, geólogo do USGS que modelou a quantidade de hidrogênio geológico.

Mas o USGS estima que existam provavelmente cerca de 100.000 megatoneladas de hidrogênio acessível à mineração - e isso poderá representar centenas de anos de fornecimento. As técnicas para extraí-lo, disse Ellis, "deveriam ser semelhantes às do gás natural. A tecnologia já existe".

Centenas de caminhões a hidrogênio já rodam nas estradas europeias.

[Imagem: H2Accelerate]

Mineração do hidrogênio

Embora a unidade de Bourakébougou, no Mali, seja atualmente a única instalação que produza comercialmente hidrogênio branco - ela só extrai cerca de cinco toneladas por ano - há movimentos para explorar as reservas de forma mais ampla.

No início deste ano, a empresa de investimento Breakthrough Energy Ventures, de Bill Gates, investiu US$ 91 milhões (R$ 450 milhões) na start-up norte-americana Koloma, que pretende explorar reservas de hidrogênio branco nos EUA. Já a empresa de prospecção Getech está à procura de potenciais depósitos em Marrocos, Moçambique, África do Sul e Togo.

Uma área importante é o sul da Austrália, que em 2021 adicionou o hidrogênio à lista de substâncias regulamentadas permitidas para exploração sob a Lei do Petróleo e Geotérmica de 2000, abrindo caminho para a exploração. "Desde fevereiro de 2021, seis empresas diferentes solicitaram e obtiveram 18 licenças de exploração de hidrogênio dourado," disse Suren Thurairajah, sócio da Deloitte Austrália. "A área licenciada é de 570.000 quilômetros quadrados, o que representa 32% do sul da Austrália."

Mais recentemente, uma empresa chamada Gold Hydrogen anunciou a descoberta de um grande campo de hidrogênio natural na região, que espera colocar em produção no próximo ano ou no ano seguinte.

Até agora, os principais investidores no setor da energia permanecem contidos. "Acho que as grandes empresas de petróleo estão muito interessadas, mas atualmente estão observando lateralmente, assumindo uma postura de esperar para ver. Estão deixando as start-ups assumirem o risco - pelo menos neste ponto, este é um empreendimento altamente arriscado," disse Ellis. "Assim que tivermos mais dados de produção de alguns destes poços, certamente veremos as principais empresas de petróleo e gás se movendo nesta direção."

Um dos problemas para a tão esperada Economia do Hidrogênio é que atualmente há falta de mercado para o hidrogênio nos EUA, reduzindo o incentivo à exploração. De acordo com o grupo industrial Hydrogen Council, a Europa é líder global em propostas de projetos de hidrogênio, representando 35% dos investimentos globais, com a América Latina e a América do Norte representando cada uma cerca de 15% dos investimentos.

"Portanto, há uma espécie de problema do ovo e da galinha: os mercados não se desenvolvem realmente até verem a oferta, e a oferta não será realmente desenvolvida até que se veja o mercado," disse Ellis. "Acho que tem a ver com o quanto esforço colocamos. Se realmente decidirmos que isso é algo que precisamos resolver rapidamente, acho que poderia acontecer".

Bibliografia:

Artigo: The Lorraine carboniferous basin (France) as a new target of regional gas resource for the energy transition strategy?
Autores: S. Allouti, R. Michels, F. Malartre, M. Mombo Mouketo, Y. Géraud, F. Nassif, J. Pironon, P. De Donato
Revista: Proceedings of th 31st International Meeting on Organic Geochemistry
Link: https://cnrs.hal.science/hal-04258793/

 

Hidrogênio verde gerado com energia solar mais próximo da realidade

Fonte: www.inovacaotecnologica.com.br

A célula fotoeletroquímica no simulador solar. A área retangular cinza com moldura preta é a célula solar fotoeletroquímica.

[Imagem: Valentin Marquardt/University of Tübingen]

Hidrogênio solar

Pesquisadores alemães apresentaram um novo tipo de célula solar, com uma eficiência notavelmente alta, que permite a produção local de hidrogênio.

Ao contrário de outras demonstrações de produção de hidrogênio solar e fotossíntese artificial, esta nova célula fotoeletroquímica tem potencial para alcançar a escala industrial.

Quando o hidrogênio é produzido a partir da água através de eletrólise utilizando energia renovável ele é conhecido como "hidrogênio verde", devido à sua produção ser ambientalmente amigável. Na divisão da água por energia solar, mais conhecida como fotossíntese artificial, o hidrogênio é produzido usando a energia do Sol.

A diferença aqui é que a célula solar é parte integrante de um dispositivo fotoeletroquímico e trabalha diretamente com os catalisadores de quebra da molécula de água. Isso significa que não é necessário utilizar um circuito externo adicional, como num painel solar fotovoltaico.

"Entre os pesquisadores da área, alcançar a fotoeletroquímica estável e eficiente ou a divisão direta da água é uma espécie de Santo Graal," disse o professor Matthias May, da Universidade de Tubingen, cuja equipe vem batendo recordes seguidos de eficiência na fotossíntese artificial nos últimos anos.

Embora tudo ainda esteja em escala de laboratório, não há empecilhos técnicos para a fabricação da célula em larga escala.

[Imagem: Erica A. Schmitt et al. - 10.1016/j.xcrp.2023.101606]

Célula solar fotoeletroquímica

A característica especial da estrutura da célula solar está no alto grau de controle alcançado pela equipe nas interfaces entre os diferentes materiais. As estruturas superficiais são produzidas em escala de alguns nanômetros, evitando os pequenos defeitos cristalinos que ocorrem durante o crescimento das camadas das células solares tradicionais. Esses defeitos alteram a estrutura eletrônica, reduzindo tanto a eficiência quanto a estabilidade do sistema.

"No geral, porém, a corrosão - e, portanto, a estabilidade a longo prazo da célula solar na água - ainda é o maior desafio. Neste aspecto, fizemos agora grandes progressos em comparação com o nosso trabalho anterior," disse o professor May.

A taxa de eficiência da célula indica a porcentagem da energia da luz solar que é convertida em energia utilizável de hidrogênio (valor calorífico). Este novo protótipo alcançou uma eficiência de 18%, o segundo valor mais alto já medido para a divisão direta da água usando energia solar. As primeiras eficiências significativas para divisão solar de água foram apresentadas em 1998 pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA, com 12%. Só em 2015 a equipe do professor May conseguiu um avanço para 14% de eficiência, e, em 2018 a equipe superou os 19% de eficiência, mas ainda sem as otimizações de durabilidade alcançadas agora.

"O que desenvolvemos aqui é uma tecnologia para produção de hidrogênio solar que não requer uma ligação de alto desempenho à rede elétrica. Isto significa que também são concebíveis soluções autônomas permanentes e menores para o fornecimento de energia," disse a pesquisadora Erica Schmitt, responsável pelos avanços obtidos agora.

Bibliografia:

Artigo: Photoelectrochemical Schlenk cell functionalization of multi-junction water-splitting photoelec-trodes
Autores: Erica A. Schmitt, Margot Guidat, Max Nusshor, Anna-Lena Renz, Kristof Moller, Marco Flieg, Daniel Lorch, Moritz Kolbach, Matthias M. May
Revista: Cell Reports Physical Science
Vol.: 101606
DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101606

 

Conheça as 10 principais tecnologias emergentes de 2023

Fonte: inovacaotecnologica.com.br

O relatório foi elaborado por um comitê de especialistas de 20 países.

[Imagem: WEF/Frontiers]

10 tecnologias emergentes de 2023

O relatório As 10 Principais Tecnologias Emergentes de 2023 traz as tecnologias que os especialistas acreditam ter o maior potencial para causar impactos positivos na sociedade a curto prazo.

O documento foi elaborado por um comitê de especialistas selecionados pelo Fórum Econômico Mundial e pela editora de acesso aberto Frontiers.

As tecnologias foram selecionadas entre quase 100 concorrentes com base em critérios que incluem novidade, aplicabilidade, profundidade e poder de modificar a situação atual em um horizonte de três a cinco anos.

O relatório de 2023 ampliou seu escopo em relação às versões anteriores, incorporando uma avaliação qualitativa de como cada tecnologia impactará as pessoas, o planeta, a prosperidade, a indústria e a equidade.

Essas "impressões digitais de impacto" são baseadas em dados coletados de mais de 90 especialistas em 20 países.

Veja abaixo as 10 principais tecnologias emergentes de 2023 e como cada uma poderá influenciar a sociedade nos próximos cinco anos.

1. Baterias flexíveis

As baterias flexíveis são feitas de materiais leves e dobráveis e rapidamente ganharam popularidade, já equipando desde dispositivos médicos vestíveis e sensores até telas flexíveis, relógios digitais e eletrônicos baseados em têxteis.

Essas baterias são recarregáveis e incluem sistemas de íons de lítio ou zinco-carbono que podem ser dobrados, torcidos e esticados.

Globalmente, espera-se que o mercado de baterias flexíveis se expanda rapidamente para atender ao aumento da demanda não apenas por dispositivos vestíveis, mas também por maior miniaturização e elasticidade. Várias empresas já estão desenvolvendo e comercializando tecnologias relacionadas, mas ainda há muito espaço para inovações e avanços.

                                                                                                 [Imagem: WEF/Frontiers]

2.Inteligência Artificial generativa

A inteligência artificial generativa pode criar conteúdo novo e original aprendendo padrões em dados, por meio do uso de algoritmos e métodos complexos inspirados no cérebro humano.

Embora ainda seja usada principalmente para produzir textos, códigos de programação, imagens e sons, ela provavelmente será aplicada a uma gama cada vez mais ampla de outros propósitos, incluindo design de medicamentos, arquitetura e engenharia, como no projeto de robôs. Ela também será implantada com mais frequência para criar materiais educacionais e no local de trabalho.

Existem questões éticas que deverão ser cuidadosamente consideradas para garantir seu uso responsável - mitigando o viés imputado aos sistemas de IA subjacentes, por exemplo, e respeitando os direitos autorais e a privacidade individual. Com os controles necessários em vigor, a IA generativa pode ter o potencial de aumentar a criatividade e desafiar o pensamento convencional.

                                                                              [Imagem: WEF/Frontiers]

3. Combustível de aviação sustentável

Atualmente, a aviação tem uma pegada de carbono significativa, representando entre 2% e 3% das emissões globais. O combustível de aviação sustentável, no entanto, pode ser produzido a partir de recursos biológicos e não biológicos e é uma das várias estratégias que a indústria da aviação está buscando para tentar atingir emissões líquidas zero de carbono até 2050.

Atualmente, o combustível de aviação sustentável responde por menos de 1% da demanda global de combustível de aviação, mas companhias aéreas, fabricantes e empresas de combustível estão trabalhando para criar centenas de novas usinas de produção de combustível sustentável.

A Sociedade Americana de Testes e Materiais aprovou nove variedades do combustível para mistura com combustível de aviação convencional, à medida que novas versões estão sendo desenvolvidas - algumas até produzidas a partir de CO2 capturado e hidrogênio verde produzido a partir de energia renovável.

4. Vírus / Fagos projetados

Fagos, ou vírus que podem atacar seletivamente tipos específicos de bactérias, podem ser estrategicamente implantados para engenheirar o microbioma humano - os micróbios que vivem sobre e dentro do corpo e que são cruciais para a saúde humana.

Ao reprogramar os fagos usando ferramentas de laboratório, a biologia sintética pode atingir espécies bacterianas individuais, induzindo-as a produzir moléculas terapêuticas - ou a se tornarem sensíveis a drogas específicas. Esses fagos projetados demonstraram potencial para tratar doenças associadas ao microbioma e aumentar a produtividade agrícola.

Resultados promissores de pesquisas iniciais atraíram quantias significativas de investimento de capital de risco para testes clínicos de fagos modificados, uma ferramenta potencialmente poderosa que poderá ser usada para melhorar a saúde humana, animal e vegetal.

                                                                  [Imagem: WEF/Frontiers]

5. Metaverso para a saúde mental

Houve um aumento de 13% nas condições de saúde mental e transtornos por uso de substâncias em todo o mundo entre 2007 e 2017, de acordo com a Organização Mundial da Saúde, e isso antes de a covid-19 desencadear um aumento de 25% na prevalência de ansiedade e depressão em todo o mundo.

O tempo excessivo de tela e o uso de mídias sociais podem diminuir o bem-estar psicológico, mas o uso responsável de espaços virtuais compartilhados no metaverso pode, na verdade, ajudar na saúde mental, acreditam os especialistas.

Essa iteração relativamente nova e imersiva da internet tem potencial para apoiar vários aspectos dos cuidados de saúde mental. Plataformas de jogos e tecnologias não invasivas, como fones de ouvido com eletrodos, estão sendo exploradas para fins de tratamento, por exemplo.

                                                                  [Imagem: WEF/Frontiers]

6. Sensores para monitoramento de plantas e culturas

Para alimentar adequadamente uma população global em expansão até o ano de 2050, a produção de alimentos deverá aumentar em 70%, de acordo com a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação. A inovação agrícola é, portanto, crucial.

Avanços recentes no monitoramento de colheitas incluem o uso de tratores equipados com sensores e dados de satélite, e já ajudaram os agricultores a aumentar a eficiência. A próxima fronteira são os sensores "de vestir nas plantas" - pequenos dispositivos que podem ser conectados às plantações e monitorar continuamente os níveis de temperatura, umidade e nutrientes.

Esses dados em tempo real podem otimizar os rendimentos das culturas, reduzir o desperdício, detectar sinais precoces de doenças e minimizar o impacto ambiental. Embora haja desafios a serem vencidos, os sensores vestíveis de plantas poderão revolucionar a produção e o gerenciamento das culturas.

                                                                [Imagem: WEF/Frontiers]

7. Ômica espacial

A ômica espacial combina técnicas avançadas de imagem com sequenciamento de DNA, para mapear processos biológicos em nível molecular. Esta técnica emergente permite a visualização da arquitetura celular e eventos biológicos anteriormente não observáveis - algo que pode ser usado para desenvolver "atlas celulares" de nível molecular de diferentes espécies.                                                                     

A ômica espacial tem potencial para auxiliar na descoberta terapêutica, na caracterização de tumores e no estudo de doenças infecciosas.

O mercado de soluções de ômica espacial está crescendo, embora os desafios técnicos relacionados à aquisição de dados, processamento, armazenamento e geração de relatórios padronizados devam ser enfrentados para efetivar todo esse potencial. Em última análise, esse campo poderia revolucionar nossa compreensão dos sistemas biológicos.

8. Eletrônica neural flexível

As interfaces cérebro-máquina (ICMs) usam sensores para capturar sinais elétricos do cérebro e usá-los para controlar computadores, máquinas e equipamentos. Enquanto sistemas com esse conceito já estejam em uso para o tratamento da epilepsia e em alguns dispositivos protéticos, as interfaces neurais tradicionais podem causar desconforto e ainda apresentam baixa precisão dos sinais coletados.

Recentemente, porém, os pesquisadores desenvolveram ICMs flexíveis que se adaptam ao cérebro. Isso pode aprofundar nossa compreensão das doenças cerebrais, fornecer maior controle de próteses e impulsionar o desenvolvimento de dispositivos de monitoramento cerebral e stents cerebrais.

Avanços futuros poderão eventualmente levar a uma verdadeira interface de inteligência humana-artificial, embora questões éticas devam ser consideradas antes que isso seja amplamente implementado.

                                                                   [Imagem: WEF/Frontiers]

9. Computação sustentável

As centrais de dados respondem por cerca de 1% do consumo global de eletricidade e contribuem cada vez mais para o agravamento da crise ambiental. No entanto, soluções de computação inovadoras, que promovem o uso sustentável de energia, estão sendo desenvolvidas em resposta a esse problema.

Várias técnicas de eficiência energética estão ajudando nesse esforço, incluindo sistemas de refrigeração líquida e o reaproveitamento do excesso de calor.

Em última análise, alcançar centrais de dados de energia líquida zero exigirá abordagens ainda mais criativas para integrar e co-projetar tecnologias para geração, armazenamento e gerenciamento de eletricidade.

                                                                    [Imagem: WEF/Frontiers]

10. Saúde facilitada por inteligência artificial

A pandemia de covid-19 colocou em evidência as fraquezas dos sistemas de saúde pública em todo o mundo. Isso acelerou a incorporação de inteligência artificial e aprendizado de máquina na área da saúde. Essas tecnologias podem ajudar a antecipar e abordar com eficácia futuras crises de saúde e reduzir o tempo de espera para atendimento médico.

Os cuidados de saúde baseados em IA podem beneficiar particularmente os países em desenvolvimento, onde os sistemas muitas vezes podem ser inadequados. Nos próximos anos, as soluções de saúde baseadas em IA provavelmente se tornarão cada vez mais prevalentes.

No entanto, existem desafios a serem enfrentados, como questões de privacidade de dados, níveis incertos de aceitação pública e de adesão dos pacientes. Uma estrutura ética cuidadosamente elaborada será necessária para qualquer sistema encarregado de grandes quantidades de dados pessoais.

Bibliografia:

Artigo: Top 10 Emerging Technologies of 2023
Autores: World Economic Forum, Frontiers Media S.A.
Link: https://www3.weforum.org/docs/WEF_Top_10_Emerging_Technologies_of_2023.pdf

 

Painéis solares de silício ficam flexíveis sem perder eficiência

O painel suportou milhares de ciclos de flexionamento sem perder a eficiência.

[Imagem: Wenzhu Liu et al. - 10.1038/s41586-023-05921-z]

Painel solar flexível

As células solares orgânicas - feitas de plásticos - são promissoras porque podem ser fabricadas em bases flexíveis e transparentes, permitindo sua colocação sobre janelas de vidro ou sobre superfícies irregulares.

Mas talvez não seja necessário esperar os progressos tecnológicos necessários para que elas se tornem duráveis o suficiente para chegar ao mercado e substituir os tradicionais painéis solares de silício, que são rígidos e de instalação cara.

Pesquisadores do Instituto de Microssistemas e Tecnologia da Informação de Shangai, na China, conseguiram fabricar um painel solar tradicional de silício, com as mesmas células solares hoje no mercado, que é dobrável o suficiente para se conformar a superfícies irregulares.

O painel solar, com 60 micrômetros de espessura, é tão flexível quanto uma folha de papel e mantém a mesma eficiência mesmo quando enrolado.

E o único custo dessa modificação foi uma ligeira queda na eficiência na conversão da energia solar em eletricidade em relação ao painel solar original, mas que permaneceu acima dos 24%.

Afinar e evitar trincas

O segredo do processo está na texturização da superfície do painel solar.

[Imagem: Wenzhu Liu et al. - 10.1038/s41586-023-05921-z]

Wenzhu Liu e seus colegas começaram com uma pastilha padrão de células de silício de 160 micrômetros de espessura e então usaram álcalis concentrados para corroer as pastilhas, chegando até um mínimo de 60 micrômetros de espessura sem perda de funcionalidade.

Mas então surgiu uma sequência de problemas. Após a redução de espessura, o painel solar fica tão polido que ele passa a refletir cerca de 30% da luz incidente conforme é dobrado, o que diminui muito a eficiência. A equipe então fez o trabalho oposto, usando outro composto mais diluído para criar ranhuras superficiais, obtendo padrões em microescala que lembram pirâmides. A reflexividade sumiu, mas então o painel perdeu flexibilidade porque trincava fácil demais.

"Há muito tempo as pessoas têm tido dificuldade em equilibrar a reflexão da luz e a flexibilidade, o que explica por que a maioria das eficiências relatadas das células solares de silício cristalino flexíveis têm sido relativamente baixas,' explicou Liu.

O pesquisador então se concentrou no estudo do surgimento das trincas. Usando câmeras de alta velocidade, ele descobriu que as rachaduras sempre começam nas bordas das pirâmides. Ele então usou uma mistura de ácidos para remover a textura das bordas e as bolachas recuperaram imediatamente sua flexibilidade.

Análises mais detalhadas mostraram que a região lisa dissipa a tensão mecânica da dobra, permitindo que a região texturizada forme uma rede de microtrincas, em vez de sofrer uma fratura drástica em um único ponto.

A equipe pretende começar a introduzir seus painéis solares flexíveis para recobrir estruturas aeroespaciais, como asas de aviões e drones e balões de pesquisa.

Bibliografia:

Artigo: Flexible solar cells based on foldable silicon wafers with blunted edges

Autores: Wenzhu Liu, Yujing Liu, Ziqiang Yang, Changqing Xu, Xiaodong Li, Shenglei Huang, Jianhua Shi, Junling Du, Anjun Han, Yuhao Yang, Guoning Xu, Jian Yu, Jiajia Ling, Jun Peng, Liping Yu, Bin Ding, Yuan Gao, Kai Jiang, Zhenfei Li, Yanchu Yang, Zhaojie Li, Shihu Lan, Haoxin Fu, Bin Fan, Yanyan Fu, Wei He, Fengrong Li, Xin Song, Yinuo Zhou, Qiang Shi, Guangyuan Wang, Lan Guo, Jingxuan Kang, Xinbo Yang, Dongdong Li, Zhechao Wang, Jie Li, Sigurdur Thoroddsen, Rong Cai, Fuhai Wei, Guoqiang Xing, Yi Xie, Xiaochun Liu, Liping Zhang, Fanying Meng, Zengfeng Di, Zhengxin Liu

Revista: Nature

Vol.: 617, pages 717-723

DOI: 10.1038/s41586-023-05921-z

 

Usina experimental na Alemanha começa a produzir carbono a partir do ar

Fonte: inovacaotecnologica.com.br

A equipe já tem os planos prontos para aumentar a escala do processo.

[Imagem: Markus Breig/KIT]

Captura direta de carbono

Começou a operar na Alemanha uma usina em escala piloto que captura o dióxido de carbono (CO2) diretamente do ar e produz carbono sólido em pó, que pode então ser armazenado ou usado como matéria-prima industrial.

"Se esse carbono permanecer permanentemente ligado [sem retornar para a atmosfera], combinamos com sucesso a emissão negativa com um componente do suprimento de recursos pós-fósseis como parte de uma futura estratégia de gerenciamento de carbono. Isso representa uma dupla contribuição para um futuro sustentável," disse o professor Benjamin Dietrich, do Instituto Karlsruher de Tecnologia (KIT).

O processo, batizado de Necoc, sigla em inglês para Dióxido de Carbono Negativo para Carbono, funciona em três etapas.

A primeira consiste em um absorvedor para separar o CO2 do ar ambiente, fazendo uma captura do gás diretamente da atmosfera. Na segunda etapa, o CO2 é levado para um reator microestruturado, onde reage com o hidrogênio produzido de forma sustentável a partir de um eletrolisador. Os componentes do gás de efeito estufa, carbono e oxigênio, formam então novas ligações e o CO2 se transforma em metano e água.

Enquanto a água flui de volta para o eletrolisador, o metano (incluindo o carbono) acaba em um reator com estanho líquido. É nele que ocorre a terceira etapa do processo: Nas bolhas que se formam e tendem a subir, ocorre uma reação de pirólise que divide as moléculas de metano, criando hidrogênio, que pode ser devolvido para separar o CO2, realimentando o processo.

A única parte restante é o carbono, que flutua como um microgranulado que pode ser retirado mecanicamente. A alteração dos parâmetros do processo, como o nível de temperatura, permite a produção de diferentes versões de carbono, como grafite, negro de fumo ou mesmo grafeno.

Esquema do processo que transforma CO2 em carbono.

[Imagem: KIT]

Ampliação e otimização

A usina experimental, do tamanho de um contêiner, remove dois quilogramas (kg) de CO2 do ar ambiente em um dia e o transforma em 0,5 kg de carbono sólido. Mas a equipe já tem planos para a próxima etapa, incluindo ampliação da escala e otimização do processo.

"Estamos planejando tornar o procedimento mais eficiente em termos de energia, melhorando a recuperação da energia do calor do processo," afirmou Leonid Stoppel, membro da equipe. Nós também estamos de olho em uma integração do armazenamento de calor de alta temperatura e do aquecimento solar direto."