Alguns dos materiais mais finos conhecidos pela humanidade podem fornecer soluções aos cientistas na sua busca para conter os efeitos do aquecimento global.



Conhecidas como compostos MXene e MBene, essas substâncias têm apenas alguns átomos de espessura, o que as torna bidimensionais. Devido à sua grande área superficial, os materiais têm o potencial de absorver moléculas de dióxido de carbono da atmosfera, o que poderia ajudar a reduzir os efeitos nocivos das alterações climáticas, sequestrando com segurança o dióxido de carbono.

Em artigo publicado em 4 de outubro na revista Chem , a professora da UC Riverside, Mihri Ozkan, e seus coautores explicam o potencial dos MXenes e MBenes em tecnologias de captura de carbono.

"Nesta revisão, conduzimos uma análise exaustiva e propusemos estratégias para a implementação generalizada destes materiais em aplicações de grande escala, "disse Mihri Ozkan, professor de ação climática no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UCR no Bourns College of Engineering. "Suas propriedades únicas os tornam excelentes candidatos para a captura de dióxido de carbono."

De acordo com Ozkan, esses materiais bidimensionais podem ser projetados para capturar seletivamente o dióxido de carbono. Uma de suas principais vantagens é a alta seletividade em relação ao dióxido de carbono, que pode ser atribuída a um processo denominado engenharia de distância entre camadas. Além disso, os materiais são mecanicamente estáveis ​​e mantêm a sua integridade estrutural mesmo após múltiplos ciclos de captura e libertação de carbono.

À medida que as emissões de dióxido de carbono causadas pelo homem continuam a aumentar, o desenvolvimento de tecnologias de captura de carbono tornou-se uma prioridade máxima. Prevê-se que a temperatura do planeta possa subir 1,5°C acima dos níveis pré-industriais na próxima década, conduzindo a fenómenos meteorológicos severos mais frequentes, ao agravamento da seca, ao fracasso das colheitas, ao aumento dos níveis de migração humana e à instabilidade política. Estes impactos negativos realçam a necessidade urgente de medidas para reduzir as emissões de carbono e mitigar os efeitos das alterações climáticas.

Cientistas da Universidade Drexel, na Filadélfia, Pensilvânia, descobriram MXenes e MBenes no início de 2010. MXene é um composto inorgânico feito de camadas atomicamente finas de carbonetos, nitretos ou carbonitretos de metais de transição. Por outro lado, MBenes são boretos de metais de transição dimensionais feitos de boro. Esses compostos são produzidos através de técnicas de ataque químico e possuem redes cristalinas com estruturas ortorrômbicas e hexagonais repetidas.

Ozkan explicou que estes materiais podem ser utilizados em conjunto com tecnologias existentes, como as desenvolvidas pela empresa suíça Climework AS. Esses sistemas extraem dióxido de carbono diretamente da atmosfera e o sequestram para armazenamento seguro e de longo prazo.

Antes que esses compostos possam ser usados ​​em dispositivos de captura de carbono, vários problemas técnicos precisam ser resolvidos, segundo Ozkan. Em primeiro lugar, os cientistas devem resolver os estrangulamentos associados aos desafios relacionados com a síntese na produção em grande volume. Outros obstáculos à produção em larga escala incluem mistura não uniforme, gradientes de temperatura e problemas de transferência de calor, entre outros.

Ainda assim, esses obstáculos podem ser superados.

Uma abordagem de cima para baixo é ideal para síntese de MXene em larga escala, ampliando métodos de gravação úmida ou desenvolvendo novos, de acordo com Ozkan.

Os coautores do artigo são Kathrine A.M. Quiros, Jordyn M. Watkins, Talyah M. Nelson, Navindra D. Singh, Mahbub Chowdhury, Thrayesh Namboodiri, Kamal R. Talluri e Emma Yuan.

Mais informações: Mihrimah Ozkan et al, Restringindo o CO2 poluente usando MXenes e MBenes bidimensionais, Chem (2023). DOI:10.1016/j.chempr.2023.09.001
Informações do diário: Química

Fornecido pela Universidade da Califórnia - Riverside