Obter algo de volta a partir de dióxido de carbono
O dióxido de carbono é considerado o grande vilão entre os gases que causam o efeito estufa, responsável pelas mudanças climáticas e pelo aquecimento global, segundo os especialistas. E se ele pudesse ser usado para produzir energia e amenizar um pouco o seu próprio efeito?
Dois projetos científicos suíços estão tentando fazer exatamente isso. O primeiro, um projeto particular, pretende encontrar um modo de sugar o CO2 com uma espécie de aspirador de pó gigante. O segundo, um projeto público, quer usar o CO2 para produzir metano com a ajuda da ação de pequenos minerais conhecidos como zeólitos.
A empresa Climeworks, com sede em Zurique, vem desenvolvendo nos últimos cinco anos uma tecnologia para continuamente extrair CO2 da atmosfera e usá-lo para produzir combustíveis sintéticos ou para outras finalidades.
A coleta do dióxido de carbono é feita passando o ar por um filtro de celulose especialmente tratada situado em uma unidade de extração. Quando a capacidade máxima é atingida, o filtro é aquecido, usando energia de resíduos ou energia renovável, para liberar CO2 extremamente puro.
“Nosso objetivo é descarbonizar algumas áreas do setor de transportes, como por exemplo a aviação, que é responsável por níveis globais de emissão de CO2 de um dígito,” afirma Christoph Gebald, um dos fundadores da empresa.
A aviação é responsável por cerca de 3,5% das mudanças climáticas antropogênicas (causadas pelo homem) e representa 13% de todo o setor de transporte, segundo o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas estabelecido pelas Nações Unidas.
Para comprovar a validade da sua ideia, a Climeworks testou até agora uma unidade direta de captação de ar que pode coletar uma tonelada de CO2 por ano, filtrando aproximadamente dois milhões de metros cúbicos de ar.
Combustíveis sintéticos
O resultado foi interessante o suficiente para chamar a atenção da indústria automobilística alemã Audi, que vê esta tecnologia como um elemento potencial da sua estratégia de desenvolver veículos movidos a combustíveis sintéticos.
“O que eles necessitam é de uma fonte sustentável de dióxido de carbono,” salientou Gebald. “Pode ser biogênico ou atmosférico.”
A primeira fonte, porém, a biogênica, que resulta da combustão ou decomposição de material de base biológica, é insuficiente para suprir as necessidades de uma única indústria automobilística, ressalta o jovem empresário.
Uma usina de testes está prestes a descobrir como a tecnologia poderá ser aprimorada para prover CO2 em quantidades suficientes para que a Audi produza combustíveis sintéticos na sua fábrica de e-gás na Alemanha.
Essa tecnologia está na reta final para ser divulgada. A empresa é uma das 11 finalistas do Virgin Earth Challenge, uma competição que oferece um prêmio de 25 milhões de dólares para o desenvolvimento de “formas sustentáveis e economicamente viáveis de retirar da atmosfera os gases responsáveis pelo efeito estufa.”
Desafios
A extração e purificação do CO2 é apenas uma etapa do processo de produção de combustíveis sintéticos.
Em tese, a produção de metano, que poderia ser injetado na rede de gases naturais, combinando dióxido de carbono e hidrogênio, com o impulso de uma fonte externa de energia – de preferência renovável – para estimular a reação, é relativamente direta, gerando água como subproduto. Este processo, conhecido como processo de Sabatier, foi descoberto no início do século XX.
O desafio ainda é realizá-lo de forma rápida e econômica e separar as moléculas de água do metano. A adição de um catalisador, um elemento que acelera o processo, pode ajudar a superar alguns obstáculos, mas também traz o risco de produção do tóxico monóxido de carbono (CO) e geralmente de baixos rendimentos.
No Laboratório Federal de Ciência e Tecnologia de Materiais (Empa), localizado próximo a Zurique, os pesquisadores procuravam um processo que funcionasse a baixas temperaturas e optaram pelos zeólitos, que são minerais microporosos.
“Zeólitos revestidos de níquel absorvem a água gerada no processo, a produção de CO é muito baixa e, no final do processo, o gás é o metano,” afirma Andreas Borgschulte, o cientista que coordena o projeto.
Mas o resultado está longe de ser perfeito. “Ainda é experimental, e a quantidade de água que um zeólito pode absorver é limitada, de forma que ele precisa ‘secar’, se regenerar”, esclareceu o pesquisador.
Não há balas de prata
No momento, tudo não passa de uma reação química em um reator de laboratório. Para se transformar em um processo viável, ainda falta muito trabalho. Se para os cientistas a produção de zeólitos em pequenas quantidades é fácil, seria necessário encontrar um jeito mais econômico de produzi-los em escala industrial.
Segundo Borgschulte, também existem desafios para a engenharia, como aumentar o reator e gerenciar as demandas de grandes volumes de gás, energia e capital necessárias. E para realmente neutralizar o carbono, o processo teria que usar apenas CO2 de biomassa e não de combustíveis fósseis.
“O preço do gás é muito baixo, seria difícil competir,” afirma Borgschulte. “O gás sintético seria cinco vezes mais caro.”
Os custos também são um desafio para a Climeworks. Tirar o CO2 do ar pode custar até SFr 600,- por tonelada, segundo um estudo feito pelo Instituto Federal de Tecnologia de Zurique.
Nos próximos anos, a empresa espera reduzir este valor para cerca de SFr 100,-, fazendo com que o sistema seja mais competitivo. O método usado aponta para esta redução, já que o calor necessário para recuperar o dióxido de carbono coletado tem uma temperatura muito menor – menos de 100 graus Celsius – do que a usada para outros sistemas, que tradicionalmente operam acima dos 300 graus.
Mesmo que estas tecnologias atinjam a maturidade total e se tornem populares, não se espera que elas resolvam o problema do aquecimento global. “Não se trata de uma solução milagrosa e nem deveria ser considerada como tal, mas apenas como parte de uma variedade de tecnologias que serão importantes a médio e longo prazo,” concluiu Gebald.
O dióxido de carbono desempenha um papel importantíssimo na variação do clima e das temperaturas. Em circunstâncias ideiais, o CO2 faz parte do chamado “ciclo do carbono”, um processo neutro a longo prazo. Mas o homem desestabilizou este ciclo com o uso de combustíveis fósseis e com o desmatamento.
Pesquisas apontam que a alta concentração de CO2 tende a aquecer a superfície terrestre.
O dióxido de carbono não é o único gás do efeito estufa. Outros gases como o metano, o óxido nitroso e diversos gases aerosol também ficam na atmosfera.
Em termos relativos, estes gases são muito menos importantes do que o dióxido de carbono, cujas emissões são imensas se comparadas a outros agentes. E seus efeitos podem ser vistos na atmosfera por muito mais tempo. Do total de emissões atuais, os cientistas calculam que 20% ainda vão estar na atmosfera daqui a mil anos.
Direct air capture (DAC), a captação direta do ar, é um conjunto de tecnologias que consegue capturar grandes quantidades de CO2 da atmosfera. A outra principal opção tecnológica para captação de CO2 é o sistema de captação e armazenagem pontual (CCS), que é usado em chaminés industriais, que emitem grandes concentrações de dióxido de carbono.
O obstáculo para o sistema DAC é o custo, que necessita baixar para se tornar competitivo com o sistema CCS. De acordo com alguns estudos, os custos são até dez vezes mais altos para a captação direta DAC. A tecnologia ainda é muito experimental e longe da aplicação industrial em grande escala, embora o sistema CCS também não tenha sido amplamente implementado até agora.
Além da Climeworks, muitas empresas estão trabalhando com o sistema DAC, incluindo as empresas Carbon Engineering, Global Thermostat, Coaway e Terraleaf, para mencionar apenas algumas. Muitas destas empresas são novas e surgiram a partir de pesquisas acadêmicas. Cientistas da Columbia University, do Instituto de Tecnologia da Georgia e da Universidade da Califórnia do Sul estão realizando pesquisas nesta área.
Adaptação: Fabiana Macchi
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