Pesquisadores demonstraram como o dióxido de carbono pode ser capturado de processos industriais – ou diretamente do ar – e transformado em combustíveis limpos usando apenas a energia do sol.
Por Universidade de Cambridge com informações de Science Daily.
Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, desenvolveram um reator movido a energia solar que converte CO 2 capturado e resíduos plásticos em combustíveis sustentáveis e outros produtos químicos valiosos. Nos testes, o CO 2 foi convertido em gás de síntese, um bloco de construção essencial para combustíveis líquidos sustentáveis, e as garrafas de plástico foram convertidas em ácido glicólico, amplamente utilizado na indústria de cosméticos.
Ao contrário dos testes anteriores de sua tecnologia de combustíveis solares, no entanto, a equipe pegou CO 2 de fontes do mundo real – como exaustão industrial ou o próprio ar. Os pesquisadores conseguiram capturar e concentrar o CO 2 e convertê-lo em combustível sustentável.
Embora sejam necessárias melhorias antes que essa tecnologia possa ser usada em escala industrial, os resultados, relatados na revista Joule, representam outro passo importante em direção à produção de combustíveis limpos para alimentar a economia, sem a necessidade de extração de petróleo e gás ambientalmente destrutiva.
Por vários anos, o grupo de pesquisa do professor Erwin Reisner, com sede no Departamento de Química de Yusuf Hamied, vem desenvolvendo combustíveis sustentáveis de Carbono líquido zero inspirados na fotossíntese – o processo pelo qual as plantas convertem a luz do sol em alimentos – usando folhas artificiais. Essas folhas artificiais convertem CO 2 e água em combustíveis usando apenas a energia do sol.
Até o momento, seus experimentos movidos a energia solar usaram CO 2 puro e concentrado de um cilindro, mas para que a tecnologia seja de uso prático, ela precisa ser capaz de capturar ativamente CO 2 de processos industriais ou diretamente do ar. No entanto, como o CO 2 é apenas um dos muitos tipos de moléculas no ar que respiramos, tornar essa tecnologia seletiva o suficiente para converter CO 2 altamente diluído é um enorme desafio técnico.
“Não estamos apenas interessados na descarbonização, mas na desfossilização – precisamos eliminar completamente os combustíveis fósseis para criar uma economia verdadeiramente circular”, disse Reisner. “No médio prazo, esta tecnologia pode ajudar a reduzir as emissões de carbono ao capturá-las da indústria e transformá-las em algo útil, mas, em última análise, precisamos eliminar completamente os combustíveis fósseis da equação e capturar o CO2 do ar . “
Os pesquisadores se inspiraram na captura e armazenamento de carbono (CCS), onde o CO 2 é capturado e depois bombeado e armazenado no subsolo.
“CCS é uma tecnologia popular na indústria de combustíveis fósseis como uma forma de reduzir as emissões de carbono enquanto continua a exploração de petróleo e gás”, disse Reisner. “Mas se em vez de captura e armazenamento de carbono, tivéssemos captura e utilização de carbono, poderíamos fazer algo útil a partir do CO 2 em vez de enterrá-lo no subsolo, com consequências desconhecidas a longo prazo, e eliminar o uso de combustíveis fósseis”.
Os pesquisadores adaptaram sua tecnologia movida a energia solar para que funcione com gás de combustão ou diretamente do ar, convertendo CO 2 e plásticos em combustível e produtos químicos usando apenas a energia do sol.
Ao borbulhar ar através do sistema contendo uma solução alcalina, o CO 2 fica seletivamente preso e os outros gases presentes no ar, como nitrogênio e oxigênio, borbulham inofensivamente. Esse processo de borbulhamento permite que os pesquisadores concentrem o CO 2 do ar em solução, facilitando o trabalho.
O sistema integrado contém um fotocátodo e um ânodo. O sistema tem dois compartimentos: de um lado é captada a solução de CO 2 que é convertida em gás de síntese, um combustível simples. Por outro lado, os plásticos são convertidos em produtos químicos úteis usando apenas a luz solar.
“O componente de plástico é um truque importante para este sistema”, disse o co-primeiro autor Dr. Motiar Rahaman. “Capturar e usar o CO 2 do ar dificulta a química. Mas, se adicionarmos lixo plástico ao sistema, o plástico doa elétrons para o CO 2 . O plástico se decompõe em ácido glicólico, amplamente utilizado na indústria de cosméticos, e o CO 2 é convertido em gás de síntese, que é um combustível simples.”
“Este sistema movido a energia solar pega dois resíduos nocivos – de plástico e emissões de carbono – e os converte em algo realmente útil”, disse o co-primeiro autor, Dr. Sayan Kar.
“Em vez de armazenar CO 2 no subsolo, como no CCS, podemos capturá-lo do ar e produzir combustível limpo a partir dele”, disse Rahaman. “Dessa forma, podemos cortar a indústria de combustíveis fósseis do processo de produção de combustível, o que pode nos ajudar a evitar a destruição do clima”.
“O fato de podermos efetivamente retirar o CO 2 do ar e fazer algo útil a partir dele é especial”, disse Kar. “É gratificante ver que podemos realmente fazer isso usando apenas a luz do sol.”
Os cientistas estão atualmente trabalhando em um dispositivo de demonstração de bancada com eficiência e praticidade aprimoradas para destacar os benefícios de acoplar a captura direta de ar com a utilização de CO2 como um caminho para um futuro de carbono zero.
Fonte da história:
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Referência do periódico :
Sayan Kar, Motiar Rahaman, Virgil Andrei, Subhajit Bhattacharjee, Souvik Roy, Erwin Reisner. Integrated capture and solar-driven utilization of CO2 from flue gas and air. Joule, 2023; DOI: 10.1016/j.joule.2023.05.022
