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.
Um método que recebe cada vez mais atenção é a captura direta de ar (DAC), um processo que remove CO2 direto do ar. Empresas e equipes de pesquisa passaram anos desenvolvendo sistemas DAC, e a ClimWorks, spin-off da ETH Zurich, fundada em 2009, foi a primeira a trazer a tecnologia ao mercado. Apesar destes avanços, a captura de carbono da atmosfera é dispendiosa e requer grandes quantidades de 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.
Em um estudo publicado pelo Dr. PNASUma equipe liderada pelo cientista de materiais Raphael Mezenga, professor do Departamento de Ciências e Tecnologia da Saúde da ETH Zurique, descreveu um método que utiliza soro de leite e subprodutos da produção de tofu para absorver CO.2.
Uma grande quantidade de líquido rico em proteínas é produzida durante a produção de leite e tofu. Apenas uma parte é reaproveitada na produção de alimentos, a maior parte do restante é jogada fora. Os pesquisadores extraem proteínas desse fluxo de resíduos e as montam em longas estruturas semelhantes a fios, conhecidas como fibrilas amilóides.
Estas fibrilas foram então combinadas com hidróxido de potássio e formadas em esferas porosas medindo cerca 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 Mezenga.
O desempenho da captura de carbono excede os métodos existentes
O hidróxido de potássio dentro da esfera reage com CO quando exposto ao ar2Produz hidrogenocarbonato, um sal do ácido carbônico. Esta reação remove efetivamente o dióxido de carbono da atmosfera.
“Em nossos experimentos com ar ambiente, conseguimos extrair 97 mg de CO2 com um grama de material”, explica Zhou Dong, pesquisador de pós-doutorado no grupo de Meizenger e principal autor do estudo.
De acordo com Dong, esse desempenho é excepcionalmente forte, excedendo as capacidades da tecnologia DAC convencional em 10 a 50 por cento. Ele estimou que um quilograma de esferas de proteína poderia, teoricamente, capturar e sequestrar cerca de 100 gramas de CO.2 durante 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 o CO capturado2 Dos materiais que o guardam. O dióxido de carbono recuperado pode então ser armazenado ou convertido em outros produtos, mantendo-o fora da atmosfera por um longo prazo.
Como este processo consome uma quantidade significativa de energia, as instalações DAC são geralmente mais práticas em locais com abundantes recursos de energia renovável.
A equipe da ETH Zurich desenvolveu uma abordagem diferente. Para libertar o CO preso2Os pesquisadores pulverizaram alternadamente as esferas de proteína com um ácido suave e uma base suave durante cerca de 10 minutos à temperatura ambiente. Este processo quebra as ligações químicas contendo CO2Permite coletar.
Contas reutilizáveis apoiam uma economia circular
Grânulos de ácido, base e proteína podem ser reutilizados.
“Materiais sintéticos usados para capturar CO2 Hoje se decompõe rapidamente”, diz Dong. “Em contraste, nossas esferas de proteína são estáveis por muito tempo.”
Testes de laboratório mostraram que o material manteve seu desempenho durante 30 ciclos de captura e liberação de carbono, sem grandes perdas de eficiência.
Com o tempo, a capacidade de absorção acabará por diminuir. Mezenga estima que a substituição pode ser necessária após alguns milhares de ciclos. No entanto, como as esferas são totalmente orgânicas, podem ser reutilizadas como fertilizante agrícola ou convertidas em biocombustível.
A sua natureza biodegradável poderia permitir que a tecnologia se enquadrasse num modelo de economia circular mais amplo, 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 Mezenga.
A equipe também realizou uma análise do ciclo de vida e descobriu que o novo método produz menos poluição ambiental durante toda a sua vida útil do que a tecnologia DAC existente.
A tecnologia pode crescer?
Embora os resultados sejam promissores, serão 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.
Para o estudo atual, os pesquisadores trabalharam em um laboratório controlado usando apenas alguns gramas de material e capturaram cerca de 50 gramas de CO.2.
Majenga está otimista quanto ao futuro da tecnologia. Ele estudou fibrilas amilóides por quase duas décadas e já as utilizou para desenvolver alternativas plásticas biodegradáveis e tecnologias de purificação de água.
“Estamos confiantes de que a tecnologia é escalável”, diz ele.
Segundo Mezenga, sistemas baseados em spray são usados para liberar CO2 Compatível com técnicas industriais já amplamente utilizadas. Dong continuará investigando como o processo funciona em maior escala.
Os pesquisadores ainda não calcularam o custo exato da captura de uma tonelada de CO2 Usando novos ingredientes. Ainda assim, Mezenga espera que seja substancialmente mais barato do que os sistemas convencionais de captura direta de ar.
“Nossa tecnologia é mais barata e mais sustentável porque requer pouca energia e é baseada em resíduos amplamente disponíveis”, diz ele. “Isso pode ser uma virada de jogo para o futuro da remoção de CO2 do ar.”
