Os gases de exaustão de fogões domésticos, lareiras e instalações industriais liberam dióxido de carbono (CO2) no ar, o que contribui para a poluição. Cientistas relatam em Folhas de Energia ACS desenvolveram um novo tipo de eletrodo projetado para resolver este problema capturando CO2 diretamente do ar e convertendo-o em uma substância química útil chamada ácido fórmico. Durante os testes, o sistema superou as tecnologias de eletrodos existentes quando exposto a gases de combustão simulados e ao operar sob CO2 níveis semelhantes aos encontrados na atmosfera.
“Este trabalho mostra que a captura e conversão de carbono não precisam ser consideradas como etapas separadas. Ao combinar ambas as funções em um único eletrodo, demonstramos um caminho mais simples para o CO2 utilização de gás em condições realistas”, explica Wonyoung Choi, autor correspondente do estudo.
Por que CO2 A transformação foi tão difícil
Retirar o dióxido de carbono do ar pode parecer simples, especialmente porque as plantas fazem isso naturalmente. O maior desafio é converter este gás retido em algo útil, um passo que é fundamental para a adopção generalizada de tecnologias de captura de carbono. Em emissões industriais reais de CO2 geralmente misturado com outros gases, incluindo nitrogênio e oxigênio. A maioria dos sistemas de conversão existentes só funciona eficazmente quando o dióxido de carbono já foi separado e concentrado, o que limita a sua praticidade.
Para superar esse obstáculo, Donglai Pan, Myung Hwang Oh, Wonyoung Choi e seus colegas decidiram construir um sistema que pudesse funcionar em ambientes do mundo real. Seu objetivo era criar um dispositivo capaz de processar gases de combustão à medida que são realmente produzidos e converter até mesmo pequenas quantidades de CO capturado2 em um produto valioso.
Dentro do eletrodo de três camadas
A equipe de pesquisa desenvolveu um eletrodo que permite a passagem de gás, capturando e convertendo dióxido de carbono ao mesmo tempo. O dispositivo consiste em três camadas: um material que captura CO2uma folha de papel de cópia permeável a gases e uma camada catalítica de óxido de estanho(IV). Juntos, esses componentes permitem a conversão direta do dióxido de carbono em ácido fórmico.
O ácido fórmico é um produto químico importante usado em diversas indústrias, incluindo células de combustível e outros processos industriais. Produzi-lo diretamente a partir dos gases de exaustão poderia tornar a reutilização do carbono mais prática e econômica.
Resultados sólidos em condições do mundo real
Quando testado com CO puro2 gás, o novo eletrodo mostrou eficiência aproximadamente 40% maior do que os eletrodos de conversão de carbono existentes em condições de laboratório semelhantes. A vantagem tornou-se ainda mais aparente quando os pesquisadores usaram gases de combustão simulados contendo 15% de CO28% de oxigênio e 77% de nitrogênio. Nestas condições, o novo sistema continuou a produzir quantidades significativas de ácido fórmico, enquanto outras tecnologias produziram muito pouco.
Descobriu-se também que o eletrodo é capaz de capturar dióxido de carbono em concentrações semelhantes às encontradas na atmosfera, indicando que pode funcionar no ar ambiente. Segundo os pesquisadores, esta abordagem oferece uma forma promissora de integrar a captura de carbono em aplicações industriais reais. Sugerem também que estruturas semelhantes poderiam eventualmente ser adaptadas para capturar e converter outros gases com efeito de estufa, incluindo o metano.
Os autores agradecem o financiamento da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia.
