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Uma equipe internacional co-liderada por um pesquisador de química da Oregon State University descobriu a melhor maneira de eliminar o dióxido de carbono das emissões das chaminés, que poderia ser a chave para mitigar as mudanças climáticas globais.
Publicado hoje em Natureza , as descobertas são importantes porque o CO atmosférico 2 aumentou 40 por cento desde o início da era industrial, contribuindo fortemente para o aquecimento do planeta.
Kyriakos Stylianou da OSU College of Science e colegas da École Polytechnique fédérale de Lausanne, Universidade Heriot-Watt, na Escócia, a Universidade de Ottawa, e a Universidade de Granada, na Espanha, usou a mineração de dados como um trampolim para mergulhar em um desafio-chave:lidar com a parte da água dos gases da chaminé que complica muito a remoção do CO 2 .
A mineração de dados envolveu centenas de milhares de nanomateriais conhecidos como estruturas metálicas orgânicas, geralmente abreviado para MOFs. MOFs têm potencial para interceptar, por meio de adsorção, CO 2 moléculas à medida que os gases de combustão saem da chaminé.
Os gases de combustão podem ser secos, mas isso adiciona uma despesa significativa ao CO 2 processo de captura.
"Há um número incontável de MOFs estrutural e quimicamente distintos, mas o desafio com a maioria deles é que eles não funcionam bem quando submetidos a testes com gases de combustão realistas, ", Disse Stylianou." A água nos gases de combustão compete com o CO 2 para os mesmos sites de adsorção, o que significa que esses MOFs não estão limpando seletivamente como queremos. "
Peneirando mais de 325, 000 MOFs em uma biblioteca digital, cientistas identificaram diferentes tipos de CO 2 sítios de ligação, que eles apelidaram de "adsorvóforos, "que manteria sua seletividade na presença de água.
Então, no laboratório, Estudante de doutorado de Stylianou, Arunraj Chidambaram, fez dois dos MOFs que continham uma margem de adsorção hidrofóbica - repelente de água - consistindo em dois núcleos aromáticos e os testou. Os cientistas descobriram que não apenas o desempenho de separação dos MOFs não foi afetado pela água, eles também superaram alguns dos CO 2 materiais de remoção atualmente no mercado, como carvão ativado e zeólita 13X.
"Fomos do design à síntese e aplicação, "Stylianou disse." Usamos cálculos para descobrir sites ativos para CO 2 capturar. Os MOFs tiveram um desempenho ideal para CO de combustão úmida 2 captura porque esses MOFs têm dois locais distintos em suas estruturas; um para água e um para CO 2 , e portanto, CO 2 e as moléculas de água não competem entre si. "
Mais pesquisa, ele adicionou, analisará o dimensionamento:Como fazer e testar os MOFs no tipo de escopo exigido pelo desafio de grande magnitude CO industrial 2 as emissões representam.
De acordo com a Administração Atmosférica e Oceânica Nacional, a concentração média global de dióxido de carbono na atmosfera em 2018 foi de 407,4 partes por milhão, superior a qualquer momento em pelo menos 800, 000 anos.
Combustíveis fósseis como carvão e óleo contêm carbono que as plantas retiraram da atmosfera por meio da fotossíntese ao longo de milhões de anos. Esse mesmo carbono agora está sendo devolvido à atmosfera em questão de centenas de anos porque os combustíveis fósseis estão sendo queimados para obter energia, inclusive por fábricas e outras instalações industriais de grande escala.
A taxa anual de aumento do CO atmosférico 2 nas últimas seis décadas é cerca de 100 vezes mais rápido do que o aumento resultante de causas naturais, como aqueles que aconteceram após a última era do gelo, mais de 10, 000 anos atrás, de acordo com NOAA.
Ao contrário do oxigênio ou nitrogênio, que respondem pela maior parte da atmosfera, os gases do efeito estufa absorvem o calor e o liberam gradualmente ao longo do tempo. Na ausência desses gases de efeito estufa, a temperatura média anual do planeta estaria abaixo de zero, em vez de cerca de 60 graus Fahrenheit, mas níveis muito altos de gases de efeito estufa fazem com que o orçamento de energia da Terra fique desequilibrado.
