A dispendiosa separação de gases pode não ser necessária para reciclar o CO2 do ar e de plantas industriais

Um passo dispendioso no processo de retirar as emissões de dióxido de carbono e convertê-las em produtos úteis, como biocombustíveis e produtos farmacêuticos, pode não ser necessário, segundo investigadores da Universidade de Michigan.

O dióxido de carbono na atmosfera da Terra é um dos principais motores das alterações climáticas, sendo a queima de combustíveis fósseis responsável por 90% de todas as emissões de CO2.Os novos regulamentos da EPA introduzidos em Abril exigem que as fábricas de combustíveis fósseis reduzam as suas emissões de gases com efeito de estufa em 90% até 2039.

Muitos investigadores argumentam que armazenar esse CO2 seria um desperdício quando o carbono é necessário para fabricar muitos produtos dos quais dependemos diariamente, como vestuário, perfumes, combustível para aviões, betão e plástico.Mas a reciclagem do CO2 normalmente exige que este seja separado de outros gases – um processo com um preço que pode ser proibitivo.

Agora, novos tipos de eletrodos, reforçados com uma camada de bactérias, podem pular essa etapa.Embora os eletrodos metálicos convencionais reajam com enxofre, oxigênio e outros componentes do ar e dos gases de combustão, as bactérias parecem menos sensíveis a eles.

“Os micróbios nesses eletrodos, ou biocatalisadores, podem usar concentrações menores de CO2 e parecem mais robustos em termos de manuseio de impurezas quando comparados com eletrodos que usam catalisadores metálicos”, disse Josué Jack, professor assistente de engenharia civil e ambiental da UM e primeiro autor do artigo na capa da Environmental Science Nano.

“As plataformas que utilizam metais parecem ser muito mais sensíveis a impurezas e muitas vezes precisam de concentrações mais elevadas de CO2 para funcionar.Portanto, se quisermos retirar o CO2 diretamente das emissões das centrais elétricas, o catalisador biótico poderá fazê-lo com uma limpeza mínima desse gás.”

Como o CO2 é uma das moléculas mais estáveis, afastar o carbono do oxigênio consome muita energia, fornecida na forma de eletricidade.Por exemplo, eletrodos de metal retiram um dos átomos de oxigênio, resultando em monóxido de carbono, que pode ser utilizado em reações posteriores para produzir produtos químicos úteis.Mas outras moléculas também podem reagir com esses elétrons.

Os micróbios, por outro lado, podem ser muito mais visados.Eles não apenas trabalham juntos para remover o oxigênio, mas com a ajuda dos elétrons fornecidos pelo eletrodo, também começam a transformar o carbono em moléculas mais complexas.

Para avaliar as possíveis economias de custos decorrentes do uso de biocatalisadores para evitar a etapa de separação de gases, a equipe de Jack analisou dados de estudos anteriores, estabelecendo taxas de eficiência para a conversão de diferentes gases residuais contendo CO2.Eles então usaram esses dados para avaliar a pegada de carbono e os custos de produção de vários produtos derivados de CO2.Os resultados mostraram que a utilização de eletricidade renovável, como células solares, com uma fonte concentrada de CO2, sem separação de gases, permite a menor pegada de carbono e produtos mais competitivos em termos de custos.

Mas este cenário ideal só é possível para fontes de CO2 especialmente limpas e concentradas, como as provenientes da fermentação em fábricas de bioetanol.Separar o CO2 dos gases de combustão nas operações de queima de combustíveis fósseis pode custar entre 40 e 100 dólares por tonelada de CO2.E para fontes excepcionalmente diluídas, como o ar normal, o custo pode chegar a US$ 300 a US$ 1.000 por tonelada.

A análise mostrou que, ao utilizar diretamente gases residuais ou ar, a reciclagem de CO2 de fontes diluídas poderia tornar-se economicamente viável.

“Nossa esperança é acelerar a escalabilidade das tecnologias de conversão de CO2 para mitigar as mudanças climáticas e melhorar a circularidade do carbono”, disse Jack.“Queremos descarbonizar rapidamente a energia e agora até a indústria química, num prazo muito mais rápido.”

Fonte: Notícias de Michigan