A captura de carbono pode ajudar as usinas de carvão do país a reduzir as emissões de gases de efeito estufa, ainda assim, os desafios econômicos são parte do motivo pelo qual a tecnologia não é amplamente usada hoje. Isso poderia mudar se as usinas de energia pudessem transformar o carbono capturado em um produto utilizável.

Cientistas do Laboratório Nacional de Idaho do Departamento de Energia dos EUA desenvolveram um processo eficiente para transformar o dióxido de carbono capturado em gás de síntese, uma mistura de H2 e CO que pode ser usada para fazer combustíveis e produtos químicos. A equipe publicou seus resultados em Química verde , uma publicação do Royal Society of Chemistry .

As abordagens tradicionais para reutilizar o carbono do CO2 envolvem uma etapa de redução que requer altas temperaturas e pressões. Em temperaturas mais baixas, o CO2 não permanece dissolvido na água por tempo suficiente para ser útil. O processo desenvolvido no INL aborda esse desafio usando materiais líquidos especializados que tornam o CO2 mais solúvel e permitem que o meio de captura de carbono seja diretamente introduzido em uma célula para conversão eletroquímica em gás de síntese.

"Pela primeira vez, foi demonstrado que o gás de síntese pode ser produzido diretamente do CO2 capturado - eliminando a necessidade de separações a jusante, "escreveram os pesquisadores no artigo Green Chemistry.

O processo recém-descrito usa solventes de polaridade comutáveis ​​(SPS), materiais líquidos que podem mudar de polaridade ao serem expostos a um agente químico. Esta propriedade permite controlar quais moléculas se dissolvem no solvente.

Em uma célula eletroquímica, a oxidação da água ocorre no lado do ânodo, liberando gás O2 e íons de hidrogênio que então migram através de uma membrana para o lado do cátodo. Lá, os íons de hidrogênio reagem com bicarbonato (HCO3-, a forma como o CO2 é capturado no SPS), permitindo a liberação de CO2 para redução eletroquímica e formação de gás de síntese. Após a liberação de CO2, o SPS muda a polaridade de volta para uma forma insolúvel em água, permitindo a recuperação e reutilização dos meios de captura de carbono.

Luis Diaz Aldana, investigador principal do experimento, e Tedd Lister, um dos pesquisadores, conduzir pesquisas eletroquímicas no INL. Em 2015, enquanto almoçava com os colegas Eric Dufek e Aaron Wilson, eles tiveram a ideia de usar solventes de polaridade comutáveis ​​para transformar o CO2 em gás de síntese.

A equipe recebeu fundos de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido por Laboratório em 2017. Por mais promissora que fosse a ideia, nos primeiros experimentos, muito hidrogênio e pouco gás de síntese estava sendo produzido. Os resultados melhoraram quando a equipe introduziu um eletrólito de suporte para aumentar a condutividade iônica. A adição de sulfato de potássio aumentou a condutividade eletrolítica em 47 por cento, que permitiu a produção eficiente de gás de síntese.

Quando o gás de síntese pode ser produzido a partir do CO2 capturado em densidades de corrente significativas, aumenta as chances do processo para aplicação industrial. Ao contrário de outros processos que requerem altas temperaturas e altas pressões, o processo baseado em SPS mostrou melhores resultados a 25 graus C e 40 psi.

A equipe do INL entrou com uma patente provisória e está discutindo a abordagem com uma empresa da área de Boston envolvida em pesquisa e desenvolvimento de tecnologia eletroquímica, Lister disse.

“Ele integra duas áreas que estiveram em trilhos paralelos:captura e sequestro de carbono (CCS) e utilização de CO2, "disse Diaz Aldana." O problema com o CCS tem sido sua viabilidade econômica. Se você puder obter algum valor extra do CO2 que está capturando, é uma história diferente. "