Limitar o aquecimento global a longo prazo a menos de 1,5°C exigirá mais do que apenas reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. O mundo também precisa de tecnologias que possam remover e armazenar centenas de milhares de milhões de toneladas de dióxido de carbono (CO2), de acordo com os cenários climáticos descritos no último relatório de avaliação do Painel Intergovernamental sobre as Alterações Climáticas (IPCC).2) já está na atmosfera.
Um método que está ganhando força é a captura direta de ar (DAC), um processo que remove dióxido de carbono2 Diretamente do ar. Empresas e equipes de pesquisa passaram vários anos desenvolvendo o sistema DAC, e a Climeworks, spinout da ETH Zurich, fundada em 2009, foi uma das primeiras a trazer a tecnologia ao mercado. Apesar destes avanços, a captura de carbono da atmosfera continua a ser dispendiosa e a consumir muita energia.
Grânulos de proteína feitos de resíduos da indústria alimentícia
Pesquisadores da ETH Zurique desenvolveram agora um novo material de captura de carbono feito de uma fonte inesperada: resíduos da produção de laticínios e tofu.
Num estudo publicado em Anais da Academia Nacional de CiênciasUma equipe liderada pelo cientista de materiais Raffaele Mezzenga, professor do Departamento de Ciências e Tecnologia da Saúde da ETH Zurique, descreve um método para absorver dióxido de carbono usando subprodutos da produção de soro de leite e tofu.2.
Os processos de produção de laticínios e tofu produzem grandes quantidades de líquidos ricos em proteínas. Apenas uma parte é reaproveitada na fabricação de alimentos, enquanto grande parte do restante é descartada. Os pesquisadores extraíram proteínas desse fluxo de resíduos e as montaram em longas estruturas semelhantes a fios, chamadas fibrilas amilóides.
Essas fibrilas são então misturadas com hidróxido de potássio e formadas em esferas porosas com cerca de meio centímetro a um centímetro de diâmetro.
“O material resultante age como uma esponja e absorve grandes quantidades de dióxido de carbono.2 Através do hidróxido de potássio”, explica Mezzenga.
O desempenho da captura de carbono supera os métodos existentes
Quando exposto ao ar, o hidróxido de potássio dentro das esferas reage com CO2produzindo bicarbonato, um sal do ácido carbônico. Esta reação remove efetivamente o dióxido de carbono da atmosfera.
“Em nossos testes no ar ambiente, conseguimos extrair 97 miligramas de dióxido de carbono2 Um grama de material”, explica Dong Zhou, pesquisador de pós-doutorado da equipe de Mezzenga e principal autor do estudo.
Segundo Dong, esse desempenho é muito poderoso, 10% a 50% superior às capacidades da tecnologia DAC tradicional. Ele estima que um quilograma de esferas de proteína poderia, teoricamente, capturar e separar cerca de 100 gramas de dióxido de carbono.2 dentro de um único ciclo operacional.
Remoção de carbono de baixa energia
Os sistemas tradicionais de captura direta de ar normalmente dependem de calor e pressão negativa para liberar dióxido de carbono capturado2 do material que o contém. O dióxido de carbono recuperado pode ser armazenado ou convertido em outros produtos e, portanto, não é emitido para a atmosfera a longo prazo.
Como este processo consome muita energia, as instalações DAC são frequentemente mais práticas em áreas com energia renovável abundante.
A equipe da ETH Zurich desenvolveu uma abordagem diferente. Liberar CO capturado2Os pesquisadores pulverizaram as esferas de proteína alternadamente com um ácido fraco e uma base fraca durante cerca de 10 minutos à temperatura ambiente. Este processo quebra as ligações químicas contendo CO2permitindo que ele seja coletado.
Contas reutilizáveis apoiam a economia circular
Grânulos de ácido, base e proteína podem ser reutilizados.
“Materiais sintéticos para captura de dióxido de carbono2 “Hoje ele se decompõe muito rapidamente”, disse Dong, “em contraste, nossas esferas de proteína podem permanecer estáveis por muito tempo”.
Testes de laboratório mostraram que o material manteve seu desempenho ao longo de 30 ciclos de captura e liberação de carbono sem perda significativa de eficiência.
Com o tempo, a capacidade de adsorção acabará por diminuir. Mezzenga estima que pode ser necessário substituí-lo após milhares de ciclos. No entanto, como as contas são totalmente orgânicas, podem ser reutilizadas como fertilizante agrícola ou convertidas em combustível bruto.
As suas propriedades biodegradáveis poderiam permitir que a tecnologia se enquadrasse em modelos mais amplos de economia circular, reduzindo o desperdício e continuando a fornecer valor depois de as esferas serem retiradas da utilização de captura de carbono.
“Os materiais que usamos para este processo não são tóxicos e são de qualidade alimentar”, observou Mezzenga.
A equipe também conduziu uma análise do ciclo de vida e descobriu que o novo método produz menos poluição ambiental do que a tecnologia DAC existente ao longo do seu ciclo de vida.
A tecnologia pode escalar?
Embora os resultados sejam encorajadores, são necessários testes adicionais para determinar se a tecnologia pode funcionar eficazmente à escala industrial, mantendo ao mesmo tempo a sua elevada capacidade de captura de carbono.
No estudo atual, os pesquisadores capturaram aproximadamente 50 gramas de dióxido de carbono usando apenas alguns gramas do material em um ambiente de laboratório controlado.2.
Mezzenga continua otimista quanto ao futuro da tecnologia. Ele passou quase duas décadas estudando fibrilas amilóides e já as utilizou para desenvolver alternativas plásticas biodegradáveis e tecnologias de purificação de água.
“Acreditamos que esta tecnologia é escalável”, disse ele.
Segundo Mezzenga, o sistema de pulverização utilizado para liberar dióxido de carbono2 Compatível com tecnologia industrial já amplamente utilizada. Dong continuará a estudar o desempenho do processo em maior escala.
Os pesquisadores ainda não calcularam o custo exato da captura de uma tonelada de dióxido de carbono2 Use novos materiais. Mesmo assim, Mezzenga espera que seja significativamente mais barato do que os sistemas tradicionais de captura direta de ar.
“Nossa tecnologia é mais barata e mais sustentável porque requer pouca energia e é baseada em resíduos amplamente utilizados”, disse ele. “Isso pode ser uma virada de jogo para a remoção de CO2 no futuro.2 Do ar. “
