Fonte: inovacaotecnologica.com.br
Esquema da tecnologia e protótipo em escala de laboratório.
Captura direta de ar
Embora ainda esteja em escala de laboratório, um novo reator eletroquímico promete reduzir drasticamente o consumo de energia para a captura direta de ar, a remoção de dióxido de carbono (CO2) diretamente da atmosfera.
O que mais entusiasmou no pequeno protótipo foram as taxas de captura e regeneração de dióxido de carbono, que foram elevadas tanto a partir do ar quanto a partir de soluções contendo carbono. Foram taxas industrialmente relevantes, ou seja, as métricas de desempenho da tecnologia, incluindo a estabilidade de longo prazo e a adaptabilidade a diferentes reações de cátodo e ânodo, mostram potencial para ampliação do equipamento com vistas ao seu uso industrial em larga escala.
"As descobertas da nossa pesquisa apresentam uma oportunidade de tornar a captura de carbono mais econômica e viável na prática em uma ampla gama de indústrias," disse o professor Haotian Wang, da Universidade Rice, nos EUA.
Embora largamente aclamada como um caminho para lidar com as mudanças climáticas, a captura direta de CO2 ainda apresenta seus desafios, envolvendo sobretudo os custos de armazenar o carbono capturado. A nova tecnologia ajuda a minimizar isto também fornecendo uma fonte adicional de receita: A produção de hidrogênio.
"A coprodução de hidrogênio durante a captura direta de ar pode se traduzir em custos de capital e operação dramaticamente menores para a fabricação a jusante de combustíveis ou produtos químicos de emissão zero," disse Wang, acrescentando outro benefício da tecnologia: A flexibilidade, já que o método funciona com diferentes químicas.
[Imagem: Xiao Zhang et al. - 10.1038/s41560-024-01654-z]
Eletricidade em vez de calor
A nova tecnologia oferece uma alternativa ao uso de altas temperaturas nos processos de captura direta de ar, que frequentemente envolvem a passagem de um fluxo de gás misto por líquidos de pH elevado para filtrar o dióxido de carbono, que é um gás ácido.
Esta primeira etapa do processo amarra os átomos de carbono e oxigênio nas moléculas do ar a outros compostos em um líquido, formando novas ligações com vários graus de força, dependendo do tipo de produto químico usado para capturar o dióxido de carbono. A etapa seguinte no processo envolve a recuperação do dióxido de carbono dessas soluções, o que pode ser feito usando calor, reações químicas ou processos eletroquímicos.
"Nosso trabalho se concentrou em usar energia elétrica, em vez de energia térmica, para regenerar o dióxido de carbono," detalhou o pesquisador Zhiwei Fang, acrescentando que a abordagem tem vários benefícios adicionais, incluindo funcionar em temperatura ambiente, não necessitar de produtos químicos adicionais e não gerar subprodutos indesejados.
[Imagem: Xiao Zhang et al. - 10.1038/s41560-024-01654-z]
Mais verde e solta o CO2 mais facilmente
Outra vantagem é que o novo método evita os químicos problemáticos tipicamente usados para aprisionar o dióxido de carbono, que têm diferentes compensações de vantagens e desvantagens.
Os sorventes à base de amina são os mais usados, em parte porque tendem a formar ligações mais fracas, o que significa que menos energia é necessária para retirar o CO2 da solução. No entanto, eles são altamente tóxicos e instáveis. Soluções básicas à base de água, usando sorventes como hidróxido de sódio e hidróxido de potássio, são uma alternativa mais ecológica, mas elas exigem temperaturas muito mais altas para liberar o CO2 de volta.
"Nosso reator pode dividir eficientemente soluções de carbonato e bicarbonato, produzindo absorvente alcalino em uma câmara e dióxido de carbono de alta pureza em uma câmara separada," disse Wang. "Nossa abordagem inovadora otimiza entradas elétricas para controlar de modo eficiente o movimento de íons e a transferência de massa, reduzindo as barreiras de energia."
Artigo: Electrochemical regeneration of high-purity CO2 from (bi)carbonates in a porous solid electrolyte reactor for efficient carbon capture
Autores: Xiao Zhang, Zhiwei Fang, Peng Zhu, Yang Xia, Haotian Wang
Revista: Nature Energy
DOI: 10.1038/s41560-024-01654-z
