Este pó remove tanto CO2 do ar quanto uma árvore

Uma típica árvore grande pode sugar tanto quanto 40 quilogramas de dióxido de carbono fora do ar ao longo de um ano. Agora, os cientistas da UC Berkeley dizem que podem fazer o mesmo trabalho com menos de meio quilo de pó amarelo fofo.

O pó foi projetado para reter o gás de efeito estufa em seus poros microscópicos e liberá-lo quando estiver pronto para ser guardado em algum lugar onde não possa contribuir para o aquecimento global. Nos testes, o material ainda estava em boa forma após 100 desses ciclos, de acordo com um estudo publicado quarta-feira na revista Nature.

“Ele funciona lindamente”, disse Omar Yaghium químico reticular na UC Berkeley e autor sênior do estudo. “Com base na estabilidade e no comportamento do material neste momento, acreditamos que ele passará por milhares de ciclos.”

Chamado de COF-999, o pó poderia ser implantado nos tipos de usinas de captura direta de ar em grande escala que estão começando a entrar em operação para reduzir a quantidade de carbono na atmosfera.

Manter a concentração de dióxido de carbono atmosférico abaixo de 450 partes por milhão é necessário para limitar o aquecimento global a 2 graus Celsius acima dos níveis pré-industriais e evitar algumas das consequências mais terríveis das alterações climáticas, dizem os cientistas. Medições feitas no Observatório Mauna Loa, no Havaí, indicam que os níveis de CO2 estão atualmente em torno de 423 ppm.

“É preciso retirar o CO2 do ar – não há como evitar isso”, disse Yaghi, que também é cientista-chefe do Instituto de Pesquisa de Berkeley. Instituto Bakar de Materiais Digitais para o Planeta. “Mesmo que paremos de emitir CO2, ainda precisamos retirá-lo do ar. Não temos outras opções.”

Klaus Lacknerdiretor fundador da Centro de Emissões Negativas de Carbono da Universidade Estadual do Arizona, concordou que a captura direta de ar se tornará uma ferramenta importante para sequestrar carbono e resfriar o planeta, uma vez superados obstáculos importantes. Os avanços no novo estudo podem ajudar, disse ele.

“Eles estão abrindo uma porta para uma nova família de abordagens”, disse Lackner, que não esteve envolvido na pesquisa.

Quando visto sob um microscópio eletrônico de varredura, o pó se assemelha a pequenas bolas de basquete com bilhões de buracos, disse o líder do estudo Zihui Zhou, um químico de materiais que está trabalhando em seu doutorado na UC Berkeley.

As estruturas são mantidas unidas por algumas das ligações químicas mais fortes da natureza, incluindo aquelas que transformam átomos de carbono em diamantes. Ligados aos andaimes estão compostos chamados aminas.

Quando o ar flui através das estruturas, a maior parte seus componentes passar sem ser perturbado. Mas as aminas, que são básicas, agarram-se ao dióxido de carbono, que é ácido.

Essas moléculas de CO2 permanecerão no lugar até que os cientistas as soltem aplicando calor. Então eles podem aspirá-los para mantê-los em segurança, provavelmente bombeando-os profundamente no subsoloZhou disse.

Assim que o dióxido de carbono for removido do pó, todo o processo pode começar novamente.

Para testar a capacidade de eliminação de carbono do COF-999, os pesquisadores colocaram o pó em um tubo de aço inoxidável do tamanho de um canudo e o expuseram ao ar externo de Berkeley por 20 dias seguidos.

Ao entrar no tubo, o ar de Berkeley continha CO2 em concentrações variando de 410 ppm a 517 ppm. Quando saiu do outro lado, os cientistas não conseguiram detectar nenhum dióxido de carbono, disse Zhou.

O pó apresenta diversas vantagens em relação a outros materiais, segundo seus criadores.

Seu design poroso aumenta sua área de superfície, o que significa mais locais para reter as moléculas de CO2. Como resultado, captura dióxido de carbono a uma taxa “pelo menos 10 vezes mais rápida” do que outros materiais utilizados para captura direta de ar, disse Zhou.

Os membros da equipe continuaram a fazer melhorias e estão no caminho certo para duplicar a capacidade no próximo ano, acrescentou Yaghi.

Outra vantagem é que o COF-999 afrouxará seu controle sobre o CO2 quando for aquecido a cerca de 140 graus F. Materiais comparáveis ​​devem ser aquecidos a 250 graus F para extrair carbono, disse Zhou.

O pó também é mais durável. Zhou disse que a equipe testou uma versão mais recente que funcionou por 300 ciclos antes do experimento terminar.

Lackner disse que esse era um sinal promissor.

“Realizar 100 ciclos e não observar qualquer deterioração sugere que você pode obter milhares de ciclos”, disse ele. “Se você conseguirá centenas de milhares de ciclos, não sabemos.”

Para implantá-lo em escala industrial, será necessário projetar algum tipo de grande caixa de metal pela qual o ar possa passar sem soprar toda a pólvora, disse Zhou. Essas caixas precisariam ser agrupadas em quantidades que evocassem uma planta química ou petrolífera moderna.

Estruturas imponentes de ventiladores e bandejas capturam dióxido de carbono dentro de uma planta de captura direta de ar em Tracy, Califórnia, inaugurada no ano passado.

(Paul Kuroda/For the Times)

Yaghi disse que uma versão do COF-999 poderia estar pronta para plantas de captura direta de ar dentro de dois anos. Ele não conseguiu estimar quanto custaria produzir a granel, mas disse que não requer materiais caros ou exóticos.

Yaghi fundou uma empresa, com sede em Irvine Atocopara comercializar sua pesquisa sobre captura de carbono e outras tecnologias. Atoco ajudou a financiar o novo estudo. (Outros financiadores incluem o Instituto Bakar e a Cidade Rei Abdulaziz para Ciência e Tecnologia.)

Além disso, a UC Berkeley apresentou um pedido de patente para o COF-999, que nomeia os inventores Yaghi e Zhou.

Lackner disse que todo o processo de captura direta de ar terá que se tornar “10 vezes mais barato do que é agora” antes que possa causar um impacto real no centenas de bilhões de toneladas de dióxido de carbono que os cientistas adorariam eliminar da atmosfera.

Um material que fosse mais eficiente na recolha de CO2 ajudaria, mas Lackner disse que passa mais tempo a preocupar-se com problemas como o calor que é perdido quando as temperaturas aumentam para recolher o carbono para que este possa ser injectado no subsolo.

“Há milhares de coisas que contribuem para isso”, disse ele.