Uma inovação que transforma o CO2 de exaustão em materiais úteis
Os gases de exaustão de fornos domésticos, lareiras e instalações industriais liberam dióxido de carbono (CO2) no ar, contribuindo para a poluição. Cientistas reportando em Cartas de Energia ACS desenvolveram um novo tipo de eletrodo projetado para resolver esse problema, capturando CO2 diretamente do ar e transformando-o em uma substância química útil chamada ácido fórmico. Nos testes, o sistema superou as tecnologias de eletrodos existentes quando exposto a gases de combustão simulados e ao operar a CO2 níveis semelhantes aos encontrados na atmosfera.
“Este trabalho mostra que a captura e conversão de carbono não precisam ser tratadas como etapas separadas. Ao integrar ambas as funções em um único eletrodo, demonstramos um caminho mais simples para o CO2 utilização sob condições realistas de gás”, explica Wonyong Choi, autor correspondente do estudo.
Por que CO2 A conversão tem sido tão difícil
Retirar o dióxido de carbono do ar pode parecer simples, especialmente porque as plantas fazem isso naturalmente. O maior desafio reside em transformar esse gás capturado em algo útil, um passo que é essencial para que as tecnologias de captura de carbono sejam amplamente adoptadas. Na exaustão industrial real, CO2 geralmente é misturado com outros gases, incluindo nitrogênio e oxigênio. A maioria dos sistemas de conversão existentes só funciona de forma eficiente quando o dióxido de carbono já foi separado e concentrado, o que limita a sua praticidade.
Para superar este obstáculo, Donglai Pan, Myoung Hwan Oh, Wonyong Choi e seus colegas decidiram construir um sistema que pudesse operar em condições realistas. Seu objetivo era criar um dispositivo capaz de lidar com o gás de combustão conforme ele é realmente produzido e converter até mesmo pequenas quantidades de CO capturado2 em um produto valioso.
Dentro do eletrodo de três camadas
A equipe de pesquisa projetou um eletrodo que permite que o gás passe através dele, retenha o dióxido de carbono e o converta ao mesmo tempo. O dispositivo é composto por três camadas: um material que captura CO2uma folha de papel carbono permeável a gases e uma camada catalítica de óxido de estanho (IV). Juntos, esses componentes permitem a conversão direta do gás dióxido de carbono em ácido fórmico.
O ácido fórmico é um produto químico importante usado em diversas aplicações, incluindo células de combustível e outros processos industriais. Produzi-lo diretamente a partir dos gases de escape poderia tornar a reutilização do carbono mais prática e rentável.
Fortes resultados em condições do mundo real
Quando testado com CO puro2 gás, o novo eletrodo mostrou eficiência cerca de 40% maior do que os eletrodos de conversão de carbono existentes em condições de laboratório semelhantes. A vantagem ficou ainda mais clara quando os pesquisadores usaram um gás de combustão simulado contendo 15% de CO28% de gás oxigênio e 77% de gás nitrogênio. Nestas condições, o novo sistema continuou a gerar quantidades substanciais de ácido fórmico, enquanto outras tecnologias produziram muito pouco.
O eletrodo também se mostrou capaz de capturar dióxido de carbono em concentrações semelhantes às encontradas na atmosfera, mostrando que pode funcionar no ar ambiente. Segundo os investigadores, esta abordagem oferece um caminho promissor para a integração da captura de carbono em aplicações industriais reais. Eles também sugerem que projetos semelhantes poderiam eventualmente ser adaptados para capturar e converter outros gases de efeito estufa, incluindo o metano.
Os autores reconhecem o financiamento da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia.
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