Os gases de escape de fornos residenciais, lareiras e instalações industriais liberam dióxido de carbono (CO2) no ar, contribuindo para a poluição. Cientistas que publicaram na ACS Energy Letters desenvolveram um novo tipo de eletrodo projetado para abordar esse problema, capturando CO2 diretamente do ar e convertendo-o em um produto químico útil chamado ácido fórmico. Em testes, o sistema superou as tecnologias de eletrodos existentes quando exposto a gases de combustão simulados e ao operar em níveis de CO2 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 a utilização de CO2 em condições gasosas realistas,” explica Wonyong Choi, um dos autores correspondentes do estudo.
Por que a Conversão de CO2 Tem Sido Tão Difícil
Remover dióxido de carbono do ar pode parecer simples, especialmente já que as plantas fazem isso naturalmente. O maior desafio reside em transformar esse gás capturado em algo útil, uma etapa essencial se as tecnologias de captura de carbono forem amplamente adotadas. Nos escapamentos industriais reais, o CO2 geralmente está misturado com outros gases, incluindo nitrogênio e oxigênio. A maioria dos sistemas de conversão existentes só funciona de maneira eficiente quando o dióxido de carbono já foi separado e concentrado, o que limita sua praticidade.
Para superar esse obstáculo, Donglai Pan, Myoung Hwan Oh, Wonyong Choi e seus colegas se propuseram a construir um sistema que pudesse operar em condições realistas. Seu objetivo era criar um dispositivo capaz de lidar com gases de combustão à medida que são realmente produzidos e converter mesmo pequenas quantidades de CO2 capturado 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, aprenda o dióxido de carbono e o converta ao mesmo tempo. O dispositivo é composto por três camadas: um material que captura CO2, uma folha de papel carbono permeável a gases e uma camada catalítica de óxido de estanho(IV). Juntos, esses componentes possibilitam a conversão direta do gás carbônico em ácido fórmico.
O ácido fórmico é um produto químico importante utilizado em uma variedade de aplicações, incluindo células de combustível e outros processos industriais. Produzi-lo diretamente a partir de gases de escape poderia tornar o reuso de carbono mais prático e econômico.
Resultados Fortes em Condições Reais
Quando testado com gás CO2 puro, o novo eletrodo mostrou cerca de 40% mais eficiência do que os eletrodos de conversão de carbono existentes em condições laboratoriais semelhantes. A vantagem se tornou ainda mais clara quando os pesquisadores utilizaram um gás de combustão simulado contendo 15% de CO2, 8% de gás oxigênio e 77% de gás nitrogênio. Nessas condições, o novo sistema continuou a gerar quantidades substanciais de ácido fórmico, enquanto outras tecnologias produziram muito pouco.
O eletrodo também provou ser capaz de capturar dióxido de carbono em concentrações semelhantes às encontradas na atmosfera, mostrando que pode funcionar no ar ambiente. Segundo os pesquisadores, essa abordagem oferece um caminho promissor em direção à integração da captura de carbono em aplicações industriais reais. Eles também sugerem que designs semelhantes poderiam eventualmente ser adaptados para capturar e converter outros gases de efeito estufa, incluindo metano.
Os autores reconhecem o financiamento da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia.
