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Novo método pretende ajudar a retirar dióxido de carbono da água do mar

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

quinta-feira, 23 fevereiro 2023 18:25

Áreas

Clima. Ecologia. Energia. Engenharia Ambiental. Engenharia de Pesca. Geociências. Hidrologia. Oceanografia. Química. Química Verde. Sustentabilidade. Tecnologias.

À medida que o dióxido de carbono continua a se acumular na atmosfera da Terra, equipes de pesquisa em todo o mundo passaram anos procurando maneiras de remover o gás do ar de maneira eficiente. Enquanto isso, o maior ‘sumidouro’ do mundo para o dióxido de carbono da atmosfera é o oceano, que absorve entre 30% e 40% de todo o gás produzido pelas atividades humanas.

Neste cenário, a possibilidade de remover o dióxido de carbono diretamente da água do oceano surgiu como outra possibilidade promissora para mitigar as emissões de CO₂, que poderia algum dia levar a emissões negativas líquidas globais. Mas, assim como os sistemas de captação de CO₂ do ar, a ideia ainda não se generalizou, embora existam algumas empresas tentando entrar nessa área.

Recentemente, uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos,  pode ter encontrado a chave para um mecanismo de remoção verdadeiramente eficiente e barato. As descobertas foram relatadas na revista científica Energy and Environmental Science, em um artigo dos professores Dr. T. Alan Hatton e Dr. Kripa Varanasi, da pós-doutoranda Dra. Seoni Kim e dos doutorandos Michael Nitzsche, Simon Rufer e Jack Lake.

Os métodos existentes para remover o dióxido de carbono da água do mar aplicam uma tensão elétrica através de uma pilha de membranas para acidificar um fluxo de alimentação pela separação da água. Isso converte bicarbonatos na água em moléculas de CO₂, que podem então ser removidas sob vácuo. O Dr. Alan Hatton, professor de Engenharia Química do MIT, observou que as membranas são caras e que produtos químicos são necessários para conduzir as reações gerais do eletrodo em cada extremidade da pilha, aumentando ainda mais o custo e a complexidade dos processos. “Queríamos evitar a necessidade de introduzir produtos químicos nas meias células do ânodo e do cátodo e evitar o uso de membranas, se possível”, disse o pesquisador.

Então, a equipe criou um processo reversível que consiste em células eletroquímicas sem membrana. Eletrodos reativos são usados ​​para liberar prótons para a água do mar alimentada às células, conduzindo a liberação do dióxido de carbono dissolvido da água. O processo é cíclico: primeiro ele acidifica a água para converter os bicarbonatos inorgânicos dissolvidos em dióxido de carbono molecular, que é coletado como um gás sob vácuo. Em seguida, a água é alimentada a um segundo conjunto de células com tensão elétrica invertida, para recuperar os prótons e transformar a água ácida em alcalina antes de liberá-la de volta ao mar. Periodicamente, os papéis das duas células são invertidos, uma vez que um conjunto de eletrodos fica sem prótons (durante a acidificação) e o outro é regenerado durante a alcalinização.

“Essa remoção de dióxido de carbono e a reinjeção de água alcalina podem lentamente começar a reverter, pelo menos localmente, a acidificação dos oceanos causada pelo acúmulo de dióxido de carbono, que por sua vez ameaça recifes de corais e moluscos”, disse o Dr. Kripa Varanasi, professor de Engenharia Mecânica do MIT. A reinjeção de água alcalina pode ser feita por meio de saídas dispersas ou longe da costa para evitar um pico local de alcalinidade que possa prejudicar os ecossistemas, disseram os pesquisadores.

“Não seremos capazes de tratar as emissões de todo o planeta”, disse o professor Varanasi. Mas a reinjeção pode ser feita em alguns casos em locais como pisciculturas, que tendem a acidificar a água, então pode ser uma forma de ajudar a combater esse efeito.

Depois que o dióxido de carbono é removido da água, ele ainda precisa ser descartado, como em outros processos de remoção de carbono. Por exemplo, pode ser enterrado em formações geológicas profundas sob o fundo do mar, ou pode ser quimicamente convertido em um composto como o etanol, que pode ser usado como combustível, ou em outras especialidades químicas.

Inicialmente, pelo menos, a ideia seria acoplar tais sistemas a infraestruturas existentes ou planejadas que já processam a água do mar, como usinas de dessalinização. “Este sistema é escalável para que possamos integrá-lo potencialmente em processos existentes que já estão processando água oceânica ou em contato com a água oceânica”, disse o professor Varanasi. Lá, a remoção de dióxido de carbono poderia ser um simples complemento aos processos existentes, que já devolvem grandes quantidades de água ao mar, e não exigiria consumíveis como aditivos químicos ou membranas.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte: David L. Chandler, MIT News Office. Imagem: novo método eficaz para remover o dióxido de carbono do oceano poderia ser implementado por navios que processariam a água do mar enquanto viajam, ou em plataformas de perfuração offshore ou fazendas de aquicultura. Fonte: Divulgação, MIT.