Em vez de permitir que as usinas de energia e a indústria joguem dióxido de carbono na atmosfera, O professor assistente da Universidade Rice, Haotian Wang, tem um plano para converter o gás de efeito estufa em produtos úteis de maneira ecológica.

Wang, que se juntará a Rice como Presidente do Conselho de Curadores da William Marsh Rice e professor assistente de engenharia química e biomolecular no final deste ano, e seus colegas fizeram pequenos reatores que permitem que átomos individuais de níquel catalisem gases de efeito estufa industriais em monóxido de carbono, uma matéria-prima industrial.

Atualmente é bolsista do Rowland Institute em Harvard, Wang e sua equipe melhoraram seu sistema para usar eletricidade renovável para reduzir o dióxido de carbono em monóxido de carbono, um reagente chave em vários processos industriais. O sistema é descrito em um artigo em Joule , um jornal da Cell Press.

"A ideia mais promissora pode ser conectar esses dispositivos a usinas movidas a carvão ou outra indústria que produza muito dióxido de carbono, "Disse Wang." Cerca de 20 por cento desses gases são dióxido de carbono, então, se você pode bombeá-los para esta célula ... e combiná-la com eletricidade limpa, então podemos potencialmente produzir produtos químicos úteis a partir desses resíduos de uma forma sustentável, e até mesmo fechar parte desse ciclo do dióxido de carbono. "

O novo sistema, Wang disse, representa um passo dramático em relação ao que ele e seus colegas descreveram pela primeira vez em um artigo de 2017 em Chem .

Esse sistema mal tinha o tamanho de um telefone celular e contava com duas câmaras cheias de eletrólito, cada um dos quais continha um eletrodo. O novo sistema é mais barato e depende de altas concentrações de gás dióxido de carbono e vapor de água para operar de forma mais eficiente - apenas uma célula de 10 por 10 centímetros, Wang disse, pode produzir até quatro litros de monóxido de carbono por hora.

O novo sistema, Wang disse, aborda os dois principais desafios - custo e escalabilidade - que foram vistos como uma limitação da abordagem inicial.

"Naquele trabalho anterior, tínhamos descoberto os catalisadores de átomo de níquel que são muito seletivos para reduzir o dióxido de carbono a monóxido de carbono ... mas um dos desafios que enfrentamos foi que os materiais eram caros para sintetizar, "Disse Wang." O suporte que estávamos usando para ancorar átomos de níquel individuais era baseado no grafeno, o que tornava muito difícil aumentar a escala se você quisesse produzi-lo em escala de gramas ou mesmo quilogramas para uso prático no futuro. "

Para resolver esse problema, ele disse, sua equipe se voltou para um produto comercial que é milhares de vezes mais barato do que o grafeno como suporte alternativo - negro de fumo.

Usando um processo semelhante à atração eletrostática, Wang e colegas são capazes de absorver átomos de níquel únicos (carregados positivamente) em defeitos (carregados negativamente) em nanopartículas de negro de fumo, com o material resultante sendo de baixo custo e altamente seletivo para redução de dióxido de carbono.

"Agora mesmo, o melhor que podemos produzir é gramas, mas anteriormente só podíamos produzir miligramas por lote, "Disse Wang." Mas isso é limitado apenas pelo equipamento de síntese que temos; se você tivesse um tanque maior, você poderia fazer quilogramas ou mesmo toneladas desse catalisador. "

Daqui para frente, Wang disse, o sistema ainda tem desafios a superar, particularmente relacionado à estabilidade.

"Se você quiser usar isso para causar um impacto econômico ou ambiental, precisa ter uma operação contínua de milhares de horas, "ele disse." Agora mesmo, podemos fazer isso por dezenas de horas, então ainda há uma grande lacuna, mas acredito que esses problemas podem ser resolvidos com uma análise mais detalhada do catalisador de redução de dióxido de carbono e do catalisador de oxidação de água. "

Em última análise, Wang disse, pode chegar o dia em que a indústria será capaz de capturar o dióxido de carbono que agora é liberado na atmosfera e transformá-lo em produtos úteis.

"O monóxido de carbono não é um produto químico particularmente de alto valor, "Disse Wang." Para explorar mais possibilidades, meu grupo também desenvolveu vários catalisadores à base de cobre que podem reduzir ainda mais o dióxido de carbono em produtos muito mais valiosos. "