Combustíveis limpos e sustentáveis ​​feitos ‘do ar rarefeito’ e resíduos de plástico — ScienceDaily

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, desenvolveram um reator movido a energia solar que converte CO capturado₂ e resíduos de plástico em combustíveis sustentáveis ​​e outros produtos químicos valiosos. Em testes, CO₂ foi convertido em gás de síntese, um alicerce essencial para combustíveis líquidos sustentáveis, e as garrafas de plástico foram convertidas em ácido glicólico, amplamente utilizado na indústria de cosméticos.

Ao contrário dos testes anteriores de sua tecnologia de combustíveis solares, no entanto, a equipe levou CO₂ de fontes do mundo real – como exaustão industrial ou o próprio ar. Os pesquisadores conseguiram capturar e concentrar o CO₂ e convertê-lo em combustível sustentável.

Embora sejam necessárias melhorias antes que essa tecnologia possa ser usada em escala industrial, os resultados, relatados na revista Joulerepresentam mais um passo importante para a produção de combustíveis limpos para alimentar a economia, sem a necessidade de extração de petróleo e gás ambientalmente destrutivo.

Por vários anos, o grupo de pesquisa do professor Erwin Reisner, com sede no Departamento de Química de Yusuf Hamied, vem desenvolvendo combustíveis sustentáveis ​​de carbono líquido zero inspirados na fotossíntese – o processo pelo qual as plantas convertem a luz do sol em alimentos – usando folhas artificiais. Estas folhas artificiais convertem CO₂ e água em combustíveis usando apenas a energia do sol.

Até o momento, seus experimentos movidos a energia solar usaram CO puro e concentrado₂ de um cilindro, mas para que a tecnologia seja de uso prático, ela precisa ser capaz de capturar ativamente CO₂ de processos industriais ou diretamente do ar. No entanto, uma vez que o CO₂ é apenas um dos muitos tipos de moléculas no ar que respiramos, tornando essa tecnologia seletiva o suficiente para converter CO altamente diluído₂ é um grande desafio técnico.

“Não estamos interessados ​​apenas na descarbonização, mas na desfossilização – precisamos eliminar completamente os combustíveis fósseis para criar uma economia verdadeiramente circular”, disse Reisner. “No médio prazo, essa tecnologia pode ajudar a reduzir as emissões de carbono ao capturá-las da indústria e transformá-las em algo útil, mas, em última análise, precisamos eliminar totalmente os combustíveis fósseis da equação e capturar o CO₂ do ar.”

Os pesquisadores se inspiraram na captura e armazenamento de carbono (CCS), onde o CO₂ é capturado e então bombeado e armazenado no subsolo.

“CCS é uma tecnologia popular na indústria de combustíveis fósseis como uma forma de reduzir as emissões de carbono enquanto continua a exploração de petróleo e gás”, disse Reisner. “Mas se, em vez de captura e armazenamento de carbono, tivéssemos captura e utilização de carbono, poderíamos fazer algo útil a partir do CO₂ em vez de enterrá-lo no subsolo, com consequências desconhecidas a longo prazo, e eliminar o uso de combustíveis fósseis”.

Os pesquisadores adaptaram sua tecnologia movida a energia solar para que funcione com gás de combustão ou diretamente do ar, convertendo CO₂ e plásticos em combustível e produtos químicos usando apenas a energia do sol.

Ao borbulhar ar através do sistema contendo uma solução alcalina, o CO₂ fica preso seletivamente, e os outros gases presentes no ar, como nitrogênio e oxigênio, borbulham inofensivamente. Esse processo de borbulhamento permite que os pesquisadores concentrem o CO₂ do ar em solução, facilitando o trabalho.

O sistema integrado contém um fotocátodo e um ânodo. O sistema tem dois compartimentos: de um lado é capturado CO₂ solução que é convertida em gás de síntese, um combustível simples. Por outro lado, os plásticos são convertidos em produtos químicos úteis usando apenas a luz solar.

“O componente de plástico é um truque importante para este sistema”, disse o co-primeiro autor Dr. Motiar Rahaman. “Capturando e usando CO₂ do ar torna a química mais difícil. Mas, se adicionarmos lixo plástico ao sistema, o plástico doa elétrons para o CO₂. O plástico se decompõe em ácido glicólico, amplamente utilizado na indústria de cosméticos, e o CO₂ é convertido em gás de síntese, que é um combustível simples.”

“Este sistema movido a energia solar pega dois resíduos nocivos – emissões de plástico e carbono – e os converte em algo realmente útil”, disse o co-primeiro autor, Dr. Sayan Kar.

“Em vez de armazenar CO₂ subterrâneo, como no CCS, podemos capturá-lo do ar e produzir combustível limpo a partir dele”, disse Rahaman. destruição.”

“O fato de podermos efetivamente levar CO₂ do ar e fazer algo útil a partir dele é especial”, disse Kar. “É gratificante ver que podemos realmente fazer isso usando apenas a luz do sol.”

Os cientistas estão atualmente trabalhando em um dispositivo de demonstração de bancada com eficiência e praticidade aprimoradas para destacar os benefícios de acoplar a captura direta de ar com a utilização de CO2 como um caminho para um futuro de carbono zero.