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Aug 14, 2023

Como retirar o dióxido de carbono da água do mar

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À medida que o dióxido de carbono continua a acumular-se na atmosfera terrestre, equipas de investigação em todo o mundo passaram anos à procura de formas de remover o gás do ar de forma eficiente. Entretanto, o “sumidouro” número um do mundo para o dióxido de carbono da atmosfera é o oceano, que absorve cerca de 30 a 40 por cento de todo o gás produzido pelas actividades humanas.

Recentemente, a possibilidade de remover o dióxido de carbono directamente da água do oceano surgiu como outra possibilidade promissora para mitigar as emissões de CO2, uma possibilidade que poderá algum dia até levar a emissões líquidas negativas globais. Mas, tal como os sistemas de captura de ar, a ideia ainda não levou a uma utilização generalizada, embora existam algumas empresas que tentam entrar nesta área.

Agora, uma equipe de pesquisadores do MIT afirma ter encontrado a chave para um mecanismo de remoção verdadeiramente eficiente e barato. As descobertas foram relatadas esta semana na revista Energy and Environmental Science, em um artigo dos professores do MIT T. Alan Hatton e Kripa Varanasi, do pós-doutorado Seoni Kim e dos estudantes de pós-graduação Michael Nitzsche, Simon Rufer e Jack Lake.

Os métodos existentes para remover o dióxido de carbono da água do mar aplicam uma voltagem através de uma pilha de membranas para acidificar uma corrente de alimentação através da divisão da água. Isso converte bicarbonatos na água em moléculas de CO2, que podem então ser removidas sob vácuo. Hatton, professor de engenharia química Ralph Landau, observa que as membranas são caras e são necessários produtos químicos para conduzir as reações gerais dos eletrodos em cada extremidade da pilha, aumentando ainda mais o custo e a complexidade dos processos. “Queríamos evitar a necessidade de introdução de produtos químicos nas meias células do ânodo e do cátodo e evitar o uso de membranas, se possível”, diz ele.

A equipe criou um processo reversível que consiste em células eletroquímicas sem membrana. Eletrodos reativos são usados ​​para liberar prótons para a água do mar que alimenta as células, impulsionando a liberação do dióxido de carbono dissolvido da água. O processo é cíclico: primeiro acidifica a água para converter bicarbonatos inorgânicos dissolvidos em dióxido de carbono molecular, que é coletado como gás sob vácuo. Em seguida, a água é alimentada para um segundo conjunto de células com voltagem invertida, para recuperar os prótons e transformar a água ácida novamente em alcalina antes de liberá-la de volta ao mar. Periodicamente, os papéis das duas células são invertidos quando um conjunto de eletrodos fica sem prótons (durante a acidificação) e o outro é regenerado durante a alcalinização.

Esta remoção de dióxido de carbono e reinjecção de água alcalina poderia lentamente começar a reverter, pelo menos localmente, a acidificação dos oceanos causada pela acumulação de dióxido de carbono, que por sua vez ameaçou os recifes de coral e os mariscos, diz Varanasi, professor de Engenharia Mecânica. A reinjeção de água alcalina poderia ser feita através de saídas dispersas ou distantes da costa, para evitar um pico local de alcalinidade que poderia perturbar os ecossistemas, dizem.

“Não seremos capazes de tratar as emissões de todo o planeta”, diz Varanasi. Mas a reinjecção pode ser feita em alguns casos em locais como pisciculturas, que tendem a acidificar a água, pelo que esta pode ser uma forma de ajudar a contrariar esse efeito.

Depois que o dióxido de carbono é removido da água, ele ainda precisa ser descartado, como acontece com outros processos de remoção de carbono. Por exemplo, pode ser enterrado em formações geológicas profundas sob o fundo do mar, ou pode ser convertido quimicamente num composto como o etanol, que pode ser usado como combustível para transporte, ou em outras especialidades químicas. “Você certamente pode considerar o uso do CO2 capturado como matéria-prima para a produção de produtos químicos ou materiais, mas não será capaz de usá-lo todo como matéria-prima”, diz Hatton. “Ficaremos sem mercados para todos os produtos que produzimos, por isso, aconteça o que acontecer, uma quantidade significativa do CO2 capturado terá de ser enterrada no subsolo.”