Esse reator transforma gás do efeito estufa em puro combustível líquido

Por , em 4.09.2019

Pesquisadores da Universidade Rice (EUA) conseguiram transformar dióxido de carbono, um gás do efeito estufa, em combustível líquido puro usando um eletrocatalisador.

O reator catalítico usa CO2 como matéria-prima e produz concentrações altamente purificadas de ácido fórmico. Outros dispositivos podem fazer a mesma conversão, mas requerem etapas de purificação caras e muito mais energia.

Nos testes conduzidos pelos cientistas da Rice, o novo reator alcançou uma eficiência de conversão de cerca de 42% – quase metade da energia elétrica pode ser armazenada como combustível líquido.

“O ácido fórmico é um transportador de energia. É um combustível que pode gerar eletricidade e emitir dióxido de carbono – que você pode reciclar novamente. Também é fundamental na indústria de engenharia química como matéria-prima para outros produtos químicos, e um material de armazenamento de hidrogênio que pode conter quase 1.000 vezes mais energia que o mesmo volume do gás, difícil de comprimir. Este é um problema atualmente para tornar a indústria de veículos alimentados por hidrogênio possível”, explicou o engenheiro químico e biomolecular Haotian Wang, um dos autores do estudo.

Os avanços

O novo dispositivo é melhor que os tradicionais por dois motivos: possui um catalisador robusto e bidimensional de bismuto e usa um eletrólito de estado sólido que elimina a necessidade de sal como parte da reação.

“O bismuto é um átomo muito pesado, comparado a metais de transição como cobre, ferro ou cobalto. Sua mobilidade é muito menor, principalmente sob condições de reação. Isso estabiliza o catalisador”, explicou outro autor do estudo, Chuan Xia.

O eletrólito sólido à base de polímero é outro avanço. “Normalmente, as pessoas reduzem o dióxido de carbono em um eletrólito líquido tradicional como a água salgada. Você deseja que a eletricidade seja conduzida, mas o eletrólito da água pura é muito resistente. Você precisa adicionar sais como cloreto de sódio ou bicarbonato de potássio para que os íons possam se mover livremente na água. Mas quando você gera ácido fórmico dessa maneira, ele se mistura com os sais. Para a maioria das aplicações, é necessário remover os sais do produto final, o que demanda muita energia e custo. Por isso, empregamos eletrólitos sólidos que conduzem prótons e podem ser feitos de polímeros insolúveis ou compostos inorgânicos, eliminando a necessidade de sais”, complementou Wang.

Por fim, enquanto as pessoas produzem catalisadores em escalas de miligrama ou grama, o novo estudo desenvolveu uma maneira de produzi-los na escala do quilograma. “Isso facilitará o processo de expansão para a indústria”, afirmou Xia.

Próximos passos

Com o catalisador atual, os cientistas conseguem gerar ácido fórmico continuamente por 100 horas.

Por enquanto, a taxa na qual a água flui através do dispositivo é o que determina a concentração da solução final. Se for lenta, produz uma solução com quase 30% de ácido fórmico. Os pesquisadores desejam alcançar concentrações mais altas futuramente.

Além disso, o mesmo dispositivo também pode ser facilmente reformulado para produzir produtos de maior valor, como ácido acético, etanol e propanol.

“O cenário geral é que a redução de dióxido de carbono é muito importante por seu efeito no aquecimento global e também na síntese química amigável ao meio ambiente. Se a eletricidade vier de fontes renováveis, como o sol ou o vento, podemos criar um loop que transforma dióxido de carbono em algo essencial sem emitir mais do gás”, resumiu Wang.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Nature Energy. [ScienceDaily]

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