Cientistas da Universidade de Lehigh extraem CO2 do ar e o armazenam com segurança no oceano

Fotos: Nature , Universidade de Lehigh

Aequipe do Dr. Arup SenGupta desenvolveu um método para remover o dióxido de carbono (CO2) da atmosfera e armazená-lo no oceano na forma de um composto inofensivo – o bicarbonato de sódio.

O processo envolve a captura de CO2 do ar usando um dispositivo chamado contator de ar que é preenchido com uma solução de hidróxido de sódio.

O CO2 reage com o hidróxido de sódio para formar carbonato de sódio, que pode então ser convertido em bicarbonato de sódio.

A equipe acredita que esse processo pode ajudar a mitigar os efeitos das mudanças climáticas, reduzindo a quantidade de CO2 na atmosfera, estimando que sua tecnologia pode capturar até 50 gigatoneladas de CO2 por ano, o que equivale à quantidade de CO2 emitida por toda a indústria de transporte global. A pesquisa da equipe foi publicada na Nature Communications. O principal autor do estudo, Dr. Arup SenGupta, disse que “nosso método é escalável, flexível e energeticamente eficiente, tornando-o uma opção viável para reduzir os níveis atmosféricos de CO2”.

O processo envolve uma série de reações químicas. Primeiro, em contato com o ar, o CO2 é capturado do ar usando uma solução de hidróxido de sódio. CO2 reage com hidróxido de sódio para formar carbonato de sódio.

O carbonato de sódio então reage com o hidróxido de cálcio para formar carbonato de cálcio, que é o principal componente do calcário. Finalmente, o carbonato de cálcio reage com o dióxido de carbono para formar o bicarbonato de sódio. O bicarbonato de sódio pode então ser transportado para o oceano, onde se dissolve e é armazenado como um composto inofensivo. A equipe acredita que esse processo pode ajudar a mitigar os efeitos da acidificação dos oceanos, causada pela absorção de CO2 no oceano.

A equipe espera que, ao remover o CO2 da atmosfera e armazená-lo no oceano na forma de bicarbonato de sódio, reduza a acidez do oceano e ajude a proteger a vida marinha. A tecnologia da equipe tem o potencial de revolucionar a maneira como pensamos sobre a captura e o armazenamento de carbono. A equipe espera que o uso do oceano como meio de armazenamento reduza os custos e os requisitos de energia dos métodos tradicionais de captura e armazenamento de carbono, que envolvem o armazenamento de CO2 no subsolo. No entanto, também há preocupações sobre o impacto potencial de armazenar grandes quantidades de bicarbonato de sódio no oceano. Alguns especialistas alertaram que o processo pode ter consequências indesejadas, como alterar a química do oceano e afetar a vida marinha. Apesar dessas preocupações, a pesquisa da equipe representa um importante passo na luta contra as mudanças climáticas. Ao desenvolver um método escalável, flexível e energeticamente eficiente de captura e armazenamento de carbono, a equipe provou que é possível reduzir a quantidade de CO2 na atmosfera e mitigar os efeitos das mudanças climáticas.

O passo seguinte

O método inovador do SenGupta envolve o condicionamento do filtro, essencialmente restaurando-o ao estado no qual ele pode começar a capturar CO2 novamente. (Limpando-o, em outras palavras.) O processo requer a passagem de uma solução diluída de hidróxido de sódio pelo filtro.

Esquemas de (A) o trocador de ânions derivado da interação LAB polimérica com ligação de carbonato, e (B) etapas individuais da progressão gradual da sorção de CO 2 (1: dissolução de CO 2 , 2 : transporte de H 2 CO 3 não ionizado dentro do trocador iônico e 3: neutralização rápida com OH − seguida de ligação seletiva de HCO 3 −)

“Agora a pergunta é: de onde virá esse hidróxido de sódio? Em muitos lugares, provavelmente já é um material residual, mas o hidróxido de sódio também pode ser feito usando água do mar, e a energia necessária para produzi-lo pode vir de fontes renováveis, como solar e eólica. Se o objetivo é remover o CO2 , você deve emitir o mínimo possível de CO2 no processo.

O objetivo é a captura direta de ar líquida zero”. Dr. SenGupta prevê uma espécie de plataforma offshore que hospeda toda a operação.

À medida que o ar sopra, o filtro captura o dióxido de carbono até ficar saturado, ponto em que a água do mar converte o gás em uma solução de bicarbonato de sódio, e o hidróxido de sódio criado a partir da água do mar restaura o estado operacional do filtro.

A energia das ondas, do vento e/ou do sol alimentaria tudo. Essas plataformas seriam espalhadas por toda parte em uma tentativa universal de capturar 100 milhões de toneladas de CO2 em cinco a sete anos. “A escala é importante aqui”, diz ele. “E é uma escala com a qual nunca lidamos antes na história da civilização humana. Eu só fiz isso no laboratório.

Será um enorme desafio de engenharia construir a tecnologia ao nível do verdadeiro impacto global e exigirá experiência e parceria em uma variedade de disciplinas - e, claro, financiamento”. “Isso obviamente não é mágica”, diz ele. “Haverá muitos problemas para resolver ao longo do caminho. Mas acredito que tem potencial para ser um processo muito econômico”.