Cientistas do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia desenvolveram um processo que remove o CO2 das emissões de usinas geradoras de carvão de uma forma semelhante à forma como a cal sodada funciona em rebreathers de mergulho. Sua pesquisa, publicado em 31 de janeiro na revista Chem , oferece uma estratégia alternativa, porém mais simples, para captura de carbono e requer 24% menos energia do que as soluções de referência industriais.

A cal sodada é uma mistura sólida esbranquiçada de hidróxidos de cálcio e sódio usada em rebreathers de mergulho, submarinos, anestesia, e outros ambientes fechados de respiração para evitar o acúmulo venenoso de gás CO2. A mistura atua como um sorvente (uma substância que coleta outras moléculas), transformando-se em carbonato de cálcio (calcário) à medida que acumula CO2. O purificador de CO2 da equipe ORNL funciona essencialmente da mesma maneira para tratar o gás de combustão rico em CO2 liberado por usinas de carvão - embora o avanço da tecnologia de captura de carbono nem sempre tenha sido seu objetivo.

"Inicialmente, topamos com essa pesquisa por acidente, "diz o autor sênior Radu Custelcean, um cientista pesquisador no ORNL.

Custelcean e sua equipe "redescobriram" recentemente uma classe de compostos orgânicos chamados bis-iminoguanidinas (BIGs), que foram relatados pela primeira vez por cientistas alemães na virada do século 20 e recentemente notados por sua capacidade de ligar ânions seletivamente (íons carregados negativamente). Os membros da equipe perceberam que a capacidade dos compostos de se ligar e separar ânions poderia ser aplicada aos ânions bicarbonato, levando-os a desenvolver um ciclo de separação de CO2 usando uma solução aquosa BIG. Com seu método de captura de carbono, gás de combustão é borbulhado através da solução, fazendo com que as moléculas de CO2 grudem no sorvente BIG e se cristalizem em uma espécie de calcário orgânico. Esse sólido pode então ser filtrado da solução e aquecido a 120 graus C para liberar o CO2, de modo que possa ser enviado para armazenamento permanente. O sorvente sólido pode então ser dissolvido em água e reutilizado indefinidamente no processo.

As tecnologias de última geração para captura de carbono apresentam grandes falhas. Muitos usam sorventes líquidos, que evaporam ou se decompõem com o tempo e exigem que mais de 60% da energia de regeneração seja gasta no aquecimento do sorvente. Como sua abordagem envolve a captura de CO2 como um sal de bicarbonato cristalizado e sua liberação do estado sólido em vez de aquecer um sorvente líquido, a tecnologia da equipe ORNL contorna esses problemas. Sua torção na captura de carbono requer 24% menos energia do que os sorventes de referência industriais. Mais, a equipe observou quase nenhuma perda de sorvente após dez ciclos consecutivos.

“A principal vantagem da nossa 'cal sodada orgânica' é que ela pode ser regenerada a temperaturas muito mais baixas e com consumo de energia significativamente menor em comparação com os depuradores inorgânicos, "diz Custelcean." Espera-se que a menor energia necessária para a regeneração reduza significativamente o custo de captura de carbono, o que é crítico, considerando que bilhões de toneladas de CO2 precisam ser capturados todos os anos para causar um impacto mensurável no clima. "

Embora ainda esteja nos estágios iniciais, Custelcean e sua equipe acreditam que o processo será eventualmente escalonável. Contudo, a técnica tem de enfrentar um obstáculo - sua capacidade e taxa de absorção de CO2 relativamente baixas, que vêm da solubilidade limitada do sorvente BIG em água.

"No momento, estamos tratando dessas questões combinando o sorvente BIG com sorventes tradicionais, como aminoácidos, para aumentar a capacidade e a taxa de absorção, "diz Custelcean." Também estamos ajustando o processo para que possa ser aplicado à separação de CO2 diretamente da atmosfera de uma forma eficiente em termos de energia e custo-benefício. "