(dr) Jeff Fitlow / Rice University
O reator de eletrocatálise recicla dióxido de carbono para produzir soluções de combustível líquido puro através de eletricidade
Cientistas da Universidade Rice, nos Estados Unidos, conseguiram que o dióxido de carbono possa ser reutilizado de forma eficiente, graças a um eletrolisador que usa eletricidade renovável para produzir combustível líquido puro.
Segundo a agência Europa Press, o reator catalítico desenvolvido pelo engenheiro químico e biomolecular do laboratório da Universidade Rice, Haotian Wang, utiliza dióxido de carbono (CO2) como matéria-prima e, no seu mais recente protótipo, produz altas concentrações de ácido fórmico altamente purificado.
Nos testes, o novo eletrolisador alcançou uma eficiência de conversão de energia de aproximadamente 42%. Isto significa que quase metade da energia elétrica pode ser armazenada em ácido fórmico como combustível líquido.
“O ácido fórmico é um transportador de energia. É um combustível de célula de combustível que pode gerar eletricidade e emitir dióxido de carbono, que podemos usar e reciclar novamente”, explica Hang.
Além disso, é essencial na indústria da engenharia química como matéria-prima para outros produtos químicos e como material de armazenamento de hidrogénio que pode conter quase mil vezes a energia do mesmo volume de hidrogénio molecular, “difícil de comprimir”, segundo o engenheiro.
De acordo com Chuan Xia, autor principal do estudo agora publicado na revista Nature Energy, dois avanços fizeram com que este novo dispositivo fosse possível: o desenvolvimento de um catalisador bidimensional de bismuto robusto e um eletrólito de estado sólido que elimina a necessidade de sal como parte da reação.
“Atualmente, as pessoas produzem catalisadores na escala de miligramas ou gramas”, diz o cientista, que revela que a equipa desenvolveu uma forma de os produzir numa escala de quilogramas, o que permitirá que o processo seja mais fácil para a indústria.
Por outro lado, o eletrólito sólido à base de polímero é revestido com ligantes de ácido sulfónico para direcionar cargas positivas ou grupos amino funcionais para direcionar iões negativos.
“No geral, as pessoas reduzem o dióxido de carbono num eletrólito líquido tradicional como a água salgada. Queremos que conduza a eletricidade, mas o eletrólito da água pura é demasiado resistente. Logo, temos de adicionar sais como cloreto de sódio ou bicarbonato de potássio para que os iões possam mover-se livremente na água”, explica Wang.
Porém, quando o ácido fórmico é gerado desta maneira, mistura-se com os sais. “Para a maioria das aplicações, é necessário remover os sais do produto final, o que requer muita energia e custos. Logo, usamos eletrólitos sólidos que conduzem protões e podem ser feitos de polímeros insolúveis ou compostos inorgânicos, eliminando a necessidade de sais”, acrescenta.
A velocidade a que flui a água através da câmara deste produto determina a concentração da solução. O desempenho lento com a configuração atual produz uma solução que é quase 30% de ácido fórmico em peso, enquanto que fluxos mais rápidos permitem personalizar a concentração. Os investigadores esperam alcançar concentrações mais altas dos reatores de próxima geração que aceitam o fluxo de gás para extrair vapores de ácido fórmico puro.
“O panorama geral é que a redução de dióxido de carbono é muito importante por causa do seu efeito no aquecimento global e na síntese química verde. Se a eletricidade vier de fontes renováveis, como o sol ou o vento, podemos criar um circuito que converta dióxido de carbono em algo importante”, conclui.
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