Limitar o aquecimento global a longo prazo a menos de 1,5°C exigirá muito mais do que a redução das emissões de gases com efeito de estufa. De acordo com os cenários climáticos delineados no último relatório de avaliação do Painel Intergovernamental sobre Alterações Climáticas (IPCC), o mundo também necessitará de tecnologias capazes de remover e armazenar centenas de milhares de milhões de toneladas de dióxido de carbono (CO).2) já na atmosfera.
Uma abordagem que está ganhando cada vez mais atenção é a captura direta de ar (DAC), um processo que remove CO2 diretamente do ar. Empresas e grupos de pesquisa passaram anos desenvolvendo sistemas DAC, e a ETH Zurich Climeworks, fundada em 2009, foi uma das primeiras a trazer a tecnologia ao mercado. Apesar deste progresso, a captura de carbono da atmosfera continua cara e requer muita energia.
Bolas de proteína feitas de resíduos da indústria alimentícia
Pesquisadores da ETH Zurich desenvolveram um novo material de sequestro de carbono feito de uma fonte inesperada: resíduos de laticínios e tofu.
Em um estudo publicado em PNASuma equipe liderada pelo cientista de materiais Raphael Metzeng, professor do Departamento de Ciências e Tecnologia da Saúde da ETH Zurique, descreve um método que usa soro de leite e subprodutos da produção de tofu para absorver CO2.
Durante a produção de laticínios e tofu, é produzida uma grande quantidade de líquido rico em proteínas. Apenas uma fração é reutilizada na produção de alimentos, enquanto a maior parte do restante é jogada fora. Os pesquisadores extraíram proteínas desse fluxo de resíduos e as montaram em longas estruturas semelhantes a fios conhecidas como fibrilas amilóides.
Essas fibrilas foram então combinadas com hidróxido de potássio e formadas em bolas porosas com tamanho variando de meio centímetro a um centímetro de diâmetro.
“O material resultante é como uma esponja que pode absorver grandes quantidades de CO2 através do hidróxido de potássio”, explica Mezzenga.
O desempenho da captura de carbono excede os métodos existentes
Sob a influência do ar, o hidróxido de potássio dentro das bolas reage com o CO2produzindo o bicarbonato, um sal de ácido carbônico. Esta reação remove efetivamente o dióxido de carbono da atmosfera.
“Em nossos testes com ar ambiente, conseguimos emitir 97 miligramas de CO2 com um grama de material”, explica Zhou Dong, pós-doutorado no grupo de Mezzenghi e principal autor do estudo.
De acordo com Dong, este desempenho é excepcionalmente alto, excedendo a capacidade das tecnologias DAC convencionais em 10 a 50 por cento. De acordo com suas estimativas, um quilograma de esferas de proteína poderia teoricamente capturar e liberar cerca de 100 gramas de CO2 durante um ciclo de trabalho.
Remoção de carbono com menos energia
Os sistemas tradicionais de captura direta de ar normalmente dependem de calor e pressão negativa para liberar CO retido2 dos materiais que o contêm. O dióxido de carbono resultante pode então ser armazenado ou convertido em outros produtos, evitando que entre na atmosfera por muito tempo.
Como este processo consome uma quantidade significativa de energia, os DACs são geralmente mais práticos em locais com abundância de fontes de energia renováveis.
A equipe da ETH Zurique desenvolveu uma abordagem diferente. Para liberar SO capturado2os pesquisadores borrifam alternadamente as esferas de proteína com um ácido suave e uma base suave por cerca de 10 minutos em temperatura ambiente. Este processo quebra as ligações químicas que prendem o CO2permitindo que ele seja coletado.
Bolas reutilizáveis apoiam a economia circular
As esferas de ácido, base e proteína podem ser reutilizadas.
“Materiais Sintéticos Utilizados para Captura de CO2 hoje se degradam rapidamente”, diz Dong. “Em contraste, nossas esferas de proteína permanecem estáveis por muito tempo.”
Testes de laboratório mostraram que o material manteve seu desempenho durante 30 ciclos de captura e liberação de carbono sem perda significativa de eficácia.
Com o tempo, a capacidade de adsorção acabará por diminuir. Mezzenga estima que pode ser necessária uma substituição após alguns milhares de ciclos. No entanto, como os pellets são totalmente orgânicos, podem ser transformados em fertilizantes agrícolas ou transformados em biocombustíveis.
A sua natureza biodegradável poderia permitir que esta tecnologia se enquadrasse num modelo de economia circular mais amplo, reduzindo o desperdício e continuando a fornecer valor depois de as esferas serem eliminadas da utilização de captura de carbono.
“Os materiais que utilizamos neste processo não são tóxicos e são adequados para alimentação”, enfatiza Mezzenga.
A equipa também realizou uma análise do ciclo de vida e descobriu que a nova abordagem produz menos poluição durante a sua vida útil do que as tecnologias DAC existentes.
Essa tecnologia pode ser ampliada?
Embora os resultados sejam promissores, serão necessários mais testes para determinar se a tecnologia pode funcionar eficazmente à escala industrial, mantendo ao mesmo tempo uma elevada capacidade de captura de carbono.
Para o estudo atual, os pesquisadores trabalharam em condições controladas de laboratório usando apenas alguns gramas de material e capturaram aproximadamente 50 gramas de CO2.
Mezzenga continua otimista quanto ao futuro da tecnologia. Ele dedicou quase duas décadas ao estudo das fibrilas amilóides e já as utilizou para desenvolver alternativas biodegradáveis aos plásticos e tecnologias de tratamento de água.
“Estamos confiantes de que a tecnologia é escalável”, diz ele.
Segundo Mezzengi, o sistema baseado em spray usado para emitir CO2 compatível com métodos industriais já amplamente utilizados. Dong continuará investigando como esse processo funciona em larga escala.
Os pesquisadores ainda não calcularam o custo exato da captura de uma tonelada de CO2 usando material novo. Mesmo assim, Mezzenga espera que seja significativamente mais barato do que os sistemas convencionais de admissão direta de ar.
“Nossa tecnologia é mais barata e mais sustentável porque requer pouca energia e se baseia em resíduos amplamente disponíveis”, afirma. “Isso pode ser uma virada de jogo para o futuro da remoção de CO2 do ar.”
