Catalisador recém-inventado aumenta drasticamente a eficiência de transformar CO2 em combustível

0
79


A natureza levou décadas de fotossíntese, seguidas por eras de intenso calor e pressão da atividade geológica para assar o dióxido de carbono atmosférico nas longas cadeias de hidrocarbonetos que compõem os combustíveis fósseis.

Não temos o luxo de milhões de anos para limpar o excesso de carbono da nossa atmosfera, mas os avanços na química podem nos ajudar a chegar até lá em um piscar de olhos.

O mais recente avanço é um novo catalisador capaz de produzir moléculas de carbono de cadeia curta feitas de dióxido de carbono a uma taxa que elimina os métodos anteriores da água.

Desenvolvida por engenheiros químicos da Universidade de Stanford, a tecnologia transforma os resíduos de CO2 e uma boa dose de hidrogênio em cadeias de etano, propano e até butano, todas moléculas que podem servir como fonte de combustível.

“Nós podemos criar gasolina, basicamente”, diz Matteo Cargnello, engenheiro químico da Universidade de Stanford.

Nos últimos anos, não faltam esforços encontrar maneiras econômicas para extrair carbono do ar e transformá-lo em algo que as pessoas vão querer pagar, como combustível ou materiais sintéticos como plástico.

O desafio é fazer algo que vai fazer um estrago no quantidades absurdas de carbono bombeamos para a atmosfera todos os anos. Isso significa um processo rápido que pode ser ampliado de forma barata, bloqueando o máximo de carbono possível em cada molécula.

“Para capturar o máximo de carbono possível, você quer os hidrocarbonetos de cadeia mais longa. Cadeias com 8 a 12 átomos de carbono seriam o ideal”, diz Cargnello.

As tecnologias atuais lutam para chegar perto desse objetivo. Quanto mais longa a cadeia, mais calor e pressão são necessários, tornando o processo menos eficiente e mais caro.

Cargnello e sua equipe concentraram suas pesquisas em polímeros orgânicos – materiais com poros que podem ser dimensionados facilmente para se adequar ao tipo de estrutura necessária para maximizar a reatividade do dióxido de carbono e hidrogênio em cadeias.

Combinado com um metal catalítico eficaz para acelerar o processo (neste caso, o elemento rutênio combinado com óxido de titânio), os pesquisadores poderiam melhorar a eficiência modelando as estruturas dos poros do polímero.

E melhoraram, demonstrando um aumento de 10 vezes no turnover de cadeias de carbono de alto peso molecular.

Notavelmente, a taxa de produção das cadeias longas de quatro carbonos do butano aumentou 1.000 vezes ao revestir o catalisador em um tipo específico de polímero orgânico poroso.

“Um catalisador não revestido fica coberto com muito hidrogênio em sua superfície, limitando a capacidade do carbono de encontrar outros carbonos para se ligar”, diz o engenheiro químico Chengshuang Zhou, doutorando no laboratório de Cargnello.

“O polímero poroso controla a proporção carbono-hidrogênio e nos permite criar cadeias de carbono mais longas a partir das mesmas reações.”

Idealmente, qualquer carbono que poderíamos puxar da atmosfera deve ser trancado para sempre. Combustíveis neutros em carbono podem ajudar a abordar a economia de fazer essa tecnologia se pagar, às custas de simplesmente criar um estilo de turno para o carbono atmosférico.

O passo para produzir mais butano, que é menos provável de se vaporizar rapidamente em um gás à temperatura ambiente e vazar para a atmosfera como cadeias menores, é significativo.

Ainda assim, com mais pesquisas, esse tipo de processo químico pode produzir formas mais estáveis ​​de hidrocarbonetos que podem ser incorporadas a estruturas mais persistentes que gostaríamos de armazenar com segurança.

É claro que a solução da natureza para extrair carbono e embalá-lo em materiais biológicos sempre será a prioridade número um. Nada supera o bloqueio de CO2 na forma de plantas.

Mas se isso nos ajudar a nos livrarmos de nossa dependência de combustíveis fósseis mais cedo ou mais tarde, é uma solução que vale a pena buscar.

Esta pesquisa foi publicada em Anais da Academia Nacional de Ciências.



Fonte original deste artigo

DEIXE UMA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here