Representação esquemática de uma possível futura estação C2CNT que usa energia térmica solar para converter o dióxido de carbono da atmosfera em lã de nanotubo de carbono. Crédito:Johnson et al. © 2017 Elsevier Ltd
(Phys.org) —Quando a maioria das pessoas ouve o termo "CO 2 emissões, "eles provavelmente pensam em várias coisas negativas:gás de efeito estufa, poluente, das Alterações Climáticas, discórdia política, fardo económico. Mas uma equipe de pesquisadores liderada por Stuart Licht, um professor de química na George Washington University, tem uma visão para transformar o CO 2 emissões de um poluente em um recurso valioso - ao mesmo tempo em que gera um lucro líquido potencialmente grande.
Em um novo estudo publicado em Materiais Hoje Energia , os pesquisadores mostraram que podem usar CO 2 e energia solar térmica para produzir alta produtividade de lã de nanotubo de carbono (CNT) de comprimento milimétrico a um custo de apenas US $ 660 por tonelada. O valor de mercado de CNTs longos como esses - que podem ser tecidos em tecidos para fazer metais, substitutos de cimento, e outros materiais - atualmente custa US $ 100, 000- $ 400, 000 por tonelada.
"Introduzimos uma nova classe de materiais chamada 'Lã de Nanotubo de Carbono, 'que são os primeiros CNTs que podem ser tecidos diretamente em um pano, como eles são de comprimento macroscópico e são baratos de produzir, "Licht disse Phys.org . "O único reagente para produzir as lãs CNT é o gás de efeito estufa dióxido de carbono."
Os pesquisadores esperam que a nova tecnologia, chamado C2CNT (CO 2 para CNTs), oferecerá um incentivo econômico indiscutível para remover o excesso de CO 2 da atmosfera. Eles calculam isso, se eles instalassem estações solares térmicas em uma área igual a 4% do deserto do Saara, eles poderiam reduzir o CO 2 concentração da atmosfera volta aos níveis pré-industriais em 10 anos. Eles observam que uma implementação mais realista seria instalar estações nos oceanos, onde há mais área de superfície disponível.
O novo estudo baseia-se na pesquisa anterior dos cientistas, que remonta a 2010, quando eles propuseram a ideia de um processo eletroquímico térmico solar (STEP), em que a energia solar é usada para alimentar uma célula eletrolítica. Esta célula captura e quebra, ou eletrólise, CO atmosférico 2 em carbono ou monóxido de carbono e oxigênio. Os subprodutos de carbono podem então ser usados para sintetizar vários produtos, como metano, gás de síntese, e amônia. Embora útil, esses produtos são avaliados em cerca de US $ 100 por tonelada, e, portanto, não são tão valiosos quanto os CNTs.
Sintetizando CNTs de CO 2 emissões provou ser mais desafiador, com algumas pesquisas anteriores sugerindo que pode ser impossível produzir CNTs por eletrólise usando carbonato de lítio fundido, que é o composto usado no processo STEP para nuclear o crescimento dos produtos de carbono. Contudo, em 2015, Licht e sua equipe demonstraram pela primeira vez a viabilidade de alto rendimento, divisão eletrolítica de baixa energia de CO 2 em CNTs, que usa um mecanismo de crescimento alternativo com carbonato de lítio fundido.
Uma desvantagem desse processo, Contudo, é que os CNTs que ele produz têm tamanho nanométrico (menos de 100 micrômetros de comprimento), que é muito curto para ser tecido em tecidos. O principal resultado do novo estudo é que os CNTs são 100 vezes mais longos, que é conseguido substituindo os cátodos de cobre ou aço na célula eletrolítica por Monel, um tipo de liga de níquel-cobre. Fazendo essa mudança e ajustando cuidadosamente outros parâmetros, os pesquisadores produziram CNTs com diâmetros de mais de 1 micrômetro e comprimentos de mais de 1 milímetro, que, eles apontam, levanta a questão de se os CNTs devem realmente ser classificados como "nanomateriais". Em todo o caso, os CNTs semelhantes à lã são longos o suficiente para serem tecidos em tecidos para várias aplicações.
"Barato, As lãs CNT tecidas são substituições preferidas para aplicações convencionais de aço e alumínio, devido ao peso leve da lã CNT, vantagem força-massa, "Licht disse." Além de têxteis, As lãs CNT servem como aditivos preferidos para formular cimento e cerâmicas resistentes a explosões e fraturas. Outras aplicações de aço mais forte, os tecidos CNT altamente condutores são trajes CNT à prova de bala e trajes à prova de taser. "
© 2017 Phys.org
