Dióxido de carbono dá origem a nanofibras

Uma equipa de investigadores desenvolveu uma forma de converter dióxido de carbono em nanofibras de carbono com propriedades únicas que podem ter diferentes aplicações.

[©Brookhaven National Laboratory]

A estratégia dos investigadores do Brookhaven National Laboratory, do Departamento de Energia dos EUA, e da Universidade de Columbia usa, em conjunto, reações eletroquímicas e termoquímicas a temperaturas e pressão ambiente relativamente baixas, que permite capturar carbono numa forma sólida para compensar ou conseguir emissões negativas de carbono.

«É possível colocar as nanofibras em cimento para reforçar o cimento», explica Jingguang Chen, professor de engenharia química na Universidade de Columbia, que ocupa igualmente um cargo no Brookhaven National Laboratory e que liderou a investigação. «Isso aprisiona o carbono no cimento durante, pelo menos, 50 anos, potencialmente mais tempo. Nessa altura, o mundo deverá ter feito a transição para sobretudo fontes de energia renovável que não emitem carbono», acrescenta.

O processo produz ainda hidrogénio, uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, que, quando usado, permite ter emissões zero.

A ideia de capturar ou converter dióxido de carbono (CO2) noutros materiais e combater as alterações climáticas não é nova. Mas simplesmente armazenar CO2 pode levar a fugas, para além de que muitos dos processos de conversão de dióxido de carbono produzem químicos ou combustíveis que são usados de imediato, o que liberta novamente o gás na atmosfera.

«A novidade neste trabalho é que estamos a tentar converter dióxido de carbono em algo que tem valor acrescentado, mas de uma forma sólida e útil», destaca Jingguang Chen.

Este tipo de materiais em carbono sólido – incluindo nanotubos e nanofibras de carbono com dimensões de bilionésimos de metro – têm muitas propriedades atrativas, incluindo resistência e condutividade térmica e elétrica. Mas não é fácil extrair carbono de dióxido de carbono e com isso construir estas estruturas a pequena escala. Um processo direto feito através de calor necessita de temperaturas que ultrapassam os 1.000 ºC.

«É muito irrealista para a mitigação a grande escala de CO2», considera o líder da investigação. «Em contrapartida, encontrámos um processo que pode ocorrer a cerca de 400 ºC, que é uma temperatura muito mais prática e atingível em termos industriais», realça.

Para isso a reação é quebrada em duas fases e usa dois tipos de catalisadores diferentes. «Se desacoplarmos a reação em vários passos de sub-reação, podemos considerar usar diferentes tipos de energia e catalisadores para fazer com que cada parte da reação funcione», aponta Zhenhua Xie, investigador nas duas entidades e autor principal do estudo publicado no jornal Nature Catalysis.

Num primeiro passo, a equipa de investigadores usou um eletrocatalisador disponível comercialmente feito de paládio apoiado em carbono e depois um termocatalisador ativado por calor feito de uma liga de ferro e cobalto.

«Ao juntar a eletrocatálise e a termocatálise, estamos a usar processos consecutivos para conseguir coisas que não são possíveis por qualquer um dos processos sozinho», resume Jingguang Chen.