Ano passado, os humanos emitiram aproximadamente 37 bilhões de toneladas de dióxido de carbono na atmosfera - um número desastroso e insustentável. Para evitar os piores efeitos da mudança climática, poderíamos capturar parte desse carbono à medida que é liberado por usinas de energia e armazená-lo permanentemente abaixo do solo. Melhor ainda, parte desse dióxido de carbono residual poderia ser convertido em produtos químicos úteis ou combustível.

Esses processos são conhecidos respectivamente como "captura e armazenamento de carbono" e "utilização de dióxido de carbono", e ambos requerem grandes quantidades de matérias-primas. Como um exemplo, a captura de carbono pode envolver a execução de emissões sobre algum metal, que então reage com (e portanto captura) o CO₂ antes de transformá-lo em uma substância diferente que pode ser armazenada ou reutilizada.

Para diminuir a mudança climática, a quantidade de metal necessária seria enorme. Por exemplo, se 1 grama de um metal, em um catalisador de metal, poderia capturar 100 gramas de emissões de dióxido de carbono baseadas no carvão (um cenário otimista), cerca de 1,5 milhão de toneladas desse metal reduziriam as emissões globais em apenas 0,4%.

Então, embora manter o carbono fora da atmosfera seja importante, é igualmente importante que o façamos de forma ecológica e sustentável. Se grandes quantidades de um metal forem usadas para diminuir significativamente as emissões de carbono, deve ter um abastecimento sustentável para que as reservas não se esgotem.

Tristemente, muitas tecnologias parecem ser insustentáveis ​​em última análise. Por exemplo, um estudo recente de uma equipe de cientistas japoneses, destacado pela Royal Society of Chemistry, descreveu como um catalisador à base de rênio metálico converte dióxido de carbono em monóxido de carbono. O monóxido de carbono é útil porque pode ser usado para formar produtos químicos e combustíveis, como hidrogênio e metanol.

O catalisador é de fato extremamente ativo e pode trabalhar com dióxido de carbono em concentrações muito baixas, mas o sistema ainda não é ideal. O rênio é muito raro:encontrado principalmente no Chile e no Cazaquistão, estima-se que haja uma abundância de menos de 10 partes por bilhão na crosta terrestre (equivalente a 0,000001%). Para colocar isso em perspectiva, o alumínio é 8 milhões de vezes mais abundante e representa cerca de 8% da crosta terrestre.

O próprio rênio é usado principalmente para fazer lâminas de turbinas em motores a jato de aeronaves. Se este metal fosse empregado para enfrentar as mudanças climáticas em todo o mundo, os recursos diminuiriam e seu preço aumentaria. Isso teria um efeito indireto sobre a manufatura industrial.

Sua baixa abundância também significa que a produção desse catalisador seria cara. Portanto, é improvável que um modelo de negócios global para a utilização mundial de dióxido de carbono à base de rênio seja buscado.

Em outro estudo, uma equipe de pesquisa americana criou um catalisador de rutênio que poderia transformar o dióxido de carbono do ar em metanol combustível. Contudo, rutênio também é incrivelmente raro, e provavelmente encontraria os mesmos problemas de disponibilidade e custo.

Conversão sustentável de dióxido de carbono

Felizmente, é possível desenvolver catalisadores mais sustentáveis ​​e ecologicamente corretos. Isso está de acordo com os princípios da "química verde" que existe desde a década de 1990 e tem se fortalecido cada vez mais.

Eu sou um dos vários pesquisadores em todo o mundo usando relativamente abundante, e, portanto, mais sustentável, metais para conversão de dióxido de carbono. Colegas e eu desenvolvemos recentemente um catalisador de alumínio, por exemplo. Faz sentido usar alumínio, pois é um dos metais mais abundantes na crosta terrestre e se mostrou promissor na utilização de dióxido de carbono.

Este catalisador pode converter dióxido de carbono em carbonatos cíclicos, produtos comercialmente valiosos usados ​​em baterias, produtos farmacêuticos e polímeros. O catalisador também pode ser "regenerado" uma vez que sua reatividade tenha desaparecido e pode ser reutilizado várias vezes.

Abundância vs reatividade

Mas nem sempre é fácil usar metais mais abundantes e eu admito que me envolvi no uso de metais menos sustentáveis. Estes incluem cromo, uma forma tóxica da qual foi o tema do filme "Erin Brockovich, "e platina, outro metal estimado em menos de 0,000001% da crosta terrestre.

Usei esses metais escassos porque a sustentabilidade nem sempre é um substituto para a reatividade. Diferenças químicas fundamentais entre elementos raros e abundantes significam que a simples substituição não criará necessariamente um catalisador. Por exemplo, meus colegas descobriram que o cromo era mais reativo em alguns casos do que o alumínio na formação de carbonatos cíclicos.

Pesquisar metais raros ainda é uma área interessante para explorar e levará a novas descobertas químicas que metais abundantes não poderiam produzir. A impressionante atividade catalítica dos catalisadores de rênio e rutênio não deve ser ignorada.

O enorme problema das mudanças climáticas, entretanto, significa que temos que ser mais realistas e cuidadosos quando se trata de projetar catalisadores para aplicação industrial em grande escala. Isso não é uma tarefa fácil.

Claro, o simples uso de materiais naturais abundantes não tornará necessariamente nossos métodos mais ecológicos. Uma verdadeira avaliação da sustentabilidade é difícil e envolve uma avaliação complexa de todo o processo, incluindo fatores como matérias-primas utilizadas, energia necessária, custos de operação e carbono economizado.

Em última análise, devemos desviar mais esforços para a redução sustentável das mudanças climáticas o mais rápido possível. Como David Attenborough disse na recente cúpula da COP24 na Polônia:"Se não agirmos, o colapso de nossas civilizações, e a extinção de grande parte do mundo natural, está no horizonte. "

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.