Transformar CO2 em combustível? Isso mesmo!

O controle de emissões de dióxido de carbono é uma preocupação central em vários países, já que este é um dos gases que mais contribuem para o aquecimento global. Para dar uma dimensão do problema, basta dizer que, entre 1960 e 2014, a emissão per capita passou de 3,07 para 4,97 toneladas métricas, segundo dados do Banco Mundial. Priorizar fontes de energia limpa (como a geração eólica) e ampliar a cobertura vegetal (já que as plantas retiram parte do CO2 do ambiente por meio da fotossíntese) são medidas fundamentais. Aliado a isso, o desenvolvimento de tecnologias capazes de capturar o dióxido de carbono e transformá-lo em outros produtos também é um passo muito bem-vindo.

É essa a meta do pesquisador Haotian Wang e seus colegas no Rowland Institute, em Harvard - um instituto com foco no desenvolvimento de ciência experimental em vários campos de investigação, como física, química e biologia. Segundo informações divulgadas pela universidade, a equipe vem aperfeiçoando um sistema que consegue converter o CO2 em combustíveis utilizados no meio industrial. É como se fosse um processo de fotossíntese artificial. O trabalho pode ser conferido na página da publicação científica Joule.

A equipe tem se esforçado para tornar essa tecnologia mais barata, eficiente, durável e escalonável. Afinal, ela precisa ser economicamente viável para ser adotada de forma ampla e, assim, promover um impacto ambiental significativo. A expectativa é que a solução possa, no futuro, ser instalada, por exemplo, em termelétricas movidas a carvão, que produzem muito CO2.

O sistema utiliza catalisadores de níquel para converter o dióxido de carbono (CO2) em monóxido de carbono (CO) - um gás inflamável, tóxico, que é utilizado em uma série de processos industriais, tal como na produção de metais e na síntese de compostos orgânicos.

A nova versão, apresentada no mês passado, traz avanços importantes em relação à anterior, divulgada em 2017. Esta tinha o tamanho aproximado de um telefone celular e contava com duas câmaras, cada uma conectada a um eletrodo. Em uma das câmaras, o eletrodo quebrava as moléculas de água em oxigênio e prótons. Esses próton eram conduzidos até a segunda câmara, onde, com a ajuda do catalisador de níquel, se uniam ao CO2, num processo que resultava em monóxido de carbono (CO) e água. Essa água, então, era reaproveitada na primeira câmara, onde as moléculas de H2O seriam novamente divididas, e o processo reiniciaria.

A proposta envolvia alguns problemas. A necessidade de dissolver o CO2 em água tornava o sistema ineficiente. Para resolver isso, substituiu-se a água em estado líquido por vapor, acompanhado de uma alta concentração de CO2. Enquanto o sistema anterior tinha 99% de água e menos de 1% de CO2, o novo tem apenas 3% de vapor de água e 97% de CO2. No novo sistema, cada célula (com 10cm²) pode produzir quatro litros de monóxido de carbono por hora.

Outro problema da versão anterior dizia respeito ao uso de grafeno - que dificultava a adoção do sistema em grande escala. Para superar essa questão, a equipe apostou em um produto muito mais barato que o grafeno: o carvão.

Agora, os pesquisadores ainda precisam encarar novos desafios, principalmente relacionados à estabilidade do sistema. Para viabilizar sua adoção na indústria, é importante garantir que ele possa funcionar por milhares de horas, de forma contínua. Atualmente, ele consegue funcionar por dezenas de horas. Além disso, há interesse em descobrir como o CO2 pode ser aproveitado na geração de outros produtos, além do monóxido de carbono.

De desafio em desafio, a equipe segue tentando promover o uso sustentável do dióxido de carbono, para que ele não cause tantos danos ao meio ambiente. A iniciativa se soma a outras que buscam, por diferentes caminhos, conter a emissão de gases do efeito estufa na atmosfera.

Trata-se de uma questão que afeta todos nós: no início deste mês, 196 países se reuniram na Polônia, durante a Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas (COP 24), para discutir estratégias concretas relacionadas à implementação do Acordo de Paris. Firmado em 2015, o acordo prevê o controle das emissões de gases do efeito estufa, para manter o aumento da temperatura global abaixo de 2ºC (de preferência, até 1,5ºC). A delegação brasileira divulgou no evento que ações no meio ambiente permitiram cumprir a meta de redução de gases na atmosfera com dois anos de antecedência. Em 2018, a queda na emissão foi de 1.28 bilhão de toneladas de carbono.

O estudo conduzido por Haotin Wang conta com o apoio do Rowland Fellows Program, do Center for Nanoscale Systems, NSERC, do National Research Council Canada, do Canadian Institutes of Health Research, da província de Saskatchewan, na Western Economic Diversification Canada, da Universidade de Sakatchewan, na National Science Foundation, da China Scholarship Council e da Rice University.