Para ajudar a combater o aquecimento global, uma equipe liderada pelo Dr. Mert Atilhan da Texas A&M University e pelo Dr. Cafer Yavuz do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST), está trabalhando em um novo polímero poroso que pode armazenar gás natural com mais eficácia do que qualquer coisa que esteja sendo usada atualmente. Sua pesquisa se concentra em gás natural adsorvido (ANG), um processo de armazenamento de gás natural que é uma alternativa mais segura e barata ao gás natural comprimido e ao gás natural liquefeito.

O gás natural queima de forma mais limpa como combustível, tornando-o uma alternativa útil em veículos, e aplicações como cozinhar, aquecimento ou funcionamento de geradores. Ele contém principalmente metano e etano, e tem quase zero emissões de dióxido de enxofre e muito menos óxido de nitrogênio e emissões de partículas. O gás natural também libera quase 30% menos dióxido de carbono (a principal causa dos gases de efeito estufa) do que o petróleo e 43% menos do que o carvão.

“Atualmente estamos enfrentando sérios problemas que estão relacionados ao aquecimento global devido ao uso excessivo de carvão e petróleo, "disse Atilhan." O gás natural é uma fonte muito mais limpa e há uma abundância de gás sendo explorada nos Estados Unidos, no Mar Mediterrâneo e em outras partes do mundo. Se o gás natural puder ser armazenado de forma eficaz, pode ser utilizado facilmente, mesmo em áreas remotas. Temos grandes aspirações de utilizar esses materiais também em aplicações veiculares, que é uma das principais causas do aquecimento global. "

Os gases adsorvidos coletam o gás condensado de uma superfície. Esses gases leves têm pressão de vapor muito alta em temperatura ambiente, e seu armazenamento requer compressão de alta pressão, sistemas adsorventes (substância sólida que adsorve outra substância) ou uma redução extrema de temperatura. No processo ANG, o gás natural adsorve a um adsorvente poroso a uma pressão relativamente baixa (100 a 900 psi) e à temperatura ambiente, resolvendo os problemas de alta pressão e baixa temperatura.

Atilhan e Yavuz têm colaborado desde 2008 no desenvolvimento de novos materiais para captura e separação de gás. Nos últimos anos, eles têm procurado mais especificamente no armazenamento de gás natural em novos materiais de base porosa. A equipe se concentrou em mecanismos de expansão de polímeros de rede. A ideia seria pressurizar o gás natural no sorvente para que ele se expandisse e demorasse muito. Durante o consumo (dessorção), o polímero inchado liberaria o gás até esvaziar completamente.

“Com este trabalho, estamos introduzindo um novo material à base de plástico que pode armazenar gás natural de forma muito eficaz, ", disse Atilhan." Quebramos o recorde mundial de armazenamento de gás natural e ultrapassamos a meta de materiais para sermos considerados viáveis, que é determinado pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE). No entanto, tem um custo de produção muito barato, o que o torna ainda mais atraente para uso em aplicações generalizadas. "

"Analisamos o design de um adsorvente ANG de uma perspectiva diferente, a maioria das pesquisas está focada em elevar o limite superior, a capacidade total, introduzindo mais volume de poro, "disse Yavuz, acrescentando que o maior volume de poro também significa mais gás residual, uma vez que permanece armazenado confortavelmente mesmo se a pressão cair abaixo da pressão mínima do tanque necessária para um veículo. "Nós dissemos, 'Vamos ter certeza de que o material poroso espreme tudo quando é dessorvido à pressão mínima.' "

Este mecanismo de expansão / contração também resolve certos problemas de ANG. Acontece que todos os adsorventes aquecem quando em contato com o gás e isso causa todos os tipos de problemas, para não mencionar novos riscos de segurança.

Atilhan disse que ao fazer o adsorvente liberar energia ao se expandir, eles estão resolvendo muitos problemas de uma vez. Ao manter o adsorvente sem aquecimento, eles obtêm o desempenho máximo. E uma vez que o gerenciamento térmico é um recurso de design absolutamente crítico em sistemas de combustível de engenharia, eles eliminam quaisquer picos de pressão inseguros que possam surgir porque as oscilações de temperatura e a contaminação são minimizadas, uma vez que o adsorvente permanece contraído quando nenhum gás é armazenado.

Para acelerar as verificações de viabilidade de sua tecnologia, a equipe começou a trabalhar em cilindros de gás reais.

"Os resultados do laboratório foram ótimos, mas você sempre tem essa pergunta e se quando se trata de lançar sua tecnologia na vida real, "disse Vepa Rozyyev, o primeiro autor de um artigo publicado em Nature Energy na pesquisa, que desde então se mudou do KAIST para a Universidade de Chicago para obter o doutorado. Ele disse que para testar eles foram até um posto de gasolina e colocaram o bico pressurizado em um cilindro cheio de seu adsorvente. Seu material superou os principais exemplos da indústria e da literatura em pelo menos 20%. Também marcou a primeira vez que qualquer estudo fez esse tipo de teste de campo.

A equipe está entusiasmada com as perspectivas e possibilidades que este trabalho apresentará. "Isto é apenas o começo, "disse Yavuz." Nós visualizamos uma série de novos designs e mecanismos baseados em nosso conceito. Uma vez que o gás natural é um combustível muito mais limpo do que o carvão, novos desenvolvimentos neste domínio ajudarão na mudança para combustíveis menos poluentes. "

Atilhan concorda que o impacto mais importante de sua pesquisa é sobre o meio ambiente. Ele disse que reduzir as emissões de gases tóxicos usando gás natural mais do que carvão ou petróleo reduzirá significativamente as emissões de gases de efeito estufa emitidos por várias fontes.

"Também ajudará a reduzir o custo operacional gasto em operações de captura de gás ácido / ácido, uma vez que propomos armazenar uma fonte de combustível muito mais limpa e substituir o atual estado da arte por esses materiais para armazenamento de combustível, ", disse ele." Acreditamos que um dia poderemos ver veículos equipados com nossos materiais que serão movidos por uma fonte de combustível mais limpa - o gás natural. "