Pesquisadores criam sais para captura de CO2 barata e eficiente; imitando hidrato de metano

Uma equipe de pesquisadores internacionais liderada pelo professor Cafer T. Yavuz da King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Prof. Bo Liu da University of Science and Technology of China (USTC) e Prof. Qiang Xu da Southern University of Science e Tecnologia (SUSTech) desenvolveram um método promissor para captura e armazenamento de carbono usando um sal de clatrato à base de sulfato de guanidínio monocristalino. Um artigo de acesso aberto sobre o trabalho deles aparece na Cell Reports Physical Science.

O hidrato de metano é estudado por sua capacidade de capturar e prender moléculas de gás, como dióxido de carbono, sob alta pressão. No entanto, é difícil ou impossível recriar essas condições no laboratório, e a abordagem é adicionalmente intensiva em energia, pois o metano-gelo sólido requer refrigeração. Usando sal à base de sulfato de guanidínio, os cientistas criaram com sucesso estruturas semelhantes a treliças chamadas clatratos que efetivamente imitam a atividade do hidrato de metano, prendendo as moléculas de CO2 e resultando em uma maneira eficiente de conter o gás de efeito estufa.

O sulfato de guanidínio serve para organizar e prender as moléculas de CO2 sem reagir com elas. Descobrimos um raro exemplo de um clatrato estável e não corrosivo à temperatura e pressão ambiente, uma característica altamente desejável em comparação com etanol amina, amônia e outras soluções comumente usadas na captura de carbono.

Os métodos anteriores de captura de carbono incluíam a quimissorção, onde as ligações químicas se formam entre as moléculas de CO2 e a superfície. Esse processo funcionou bem; no entanto, as ligações químicas requerem energia para serem quebradas, o que aumenta o custo da operação de captura de CO2. A estrutura de clatrato à base de sal utiliza processos de fisissorção de baixa energia enquanto captura CO2 sem interferência de água ou nitrogênio, abrindo um local promissor para futuras tecnologias de captura e armazenamento de carbono por meio da rápida solidificação de CO2.

Demonstração esquemática de formações de clatratos reversíveis com oscilação de pressão para o processo de captura e liberação de CO2. (A) Hidrato de CO2 onde as moléculas de CO2 estão presas em aglomerados de água em altas pressões e baixas temperaturas. (B) Um clatrato de sulfato de guanidínio e CO2, CO2@Gua2SO4, onde o CO2 pode ser capturado em pressões tão baixas quanto 32 kPa e temperaturas em condições de gases de combustão (35°C e abaixo). Xiang et al.

A descoberta introduz uma nova maneira de armazenar e transportar dióxido de carbono como um sólido. O CO2 é convencionalmente transportado como um sólido na forma de gelo seco; comprimido em cilindros de gás; ou na forma de carbonatos. O clatrato de sal permite que o CO2 seja transportado como um pó sólido, produzindo um volume notavelmente alto por capacidade de peso, tornando este método o menos intensivo em energia, com tremendo potencial para aplicações na vida real.

Nossa equipe possibilitou o transporte de CO2 na forma sólida sem a necessidade de refrigeração ou pressão. Você será capaz de literalmente escavar sólidos carregados de CO2 a partir de agora. O impacto é amplo e forte, pois a indústria global de combustíveis e as entidades do Reino estão procurando ativamente maneiras de capturar, armazenar e transportar CO2 sem penalidades significativas de energia.

A equipe de pesquisa está otimista de que suas descobertas levarão a melhorias adicionais na captura de CO2 em termos de estabilidade, reciclabilidade, capacidade de sorção e seletividade, além de reduzir a penalidade e o custo da energia de regeneração.

A pesquisa foi realizada na Southern University of Science and Technology, University of Science and Technology of China e King Abdullah University of Science and Technology.

Recursos

Zhiling Xiang, Congyan Liu, Chunhui Chen, Xin Xiao, Thien S. Nguyen, Cafer T. Yavuz, Qiang Xu, Bo Liu (2023) "Síntese de pó de clatrato de dióxido de carbono monocristalino estável por cristalização de oscilação de pressão," Cell Reports Physical Ciência, doi: 10.1016/j.xcrp.2023.101383

Publicado em 08 de maio de 2023 em Captura e armazenamento de carbono (CCS), Histórico de mercado | Link permanente | Comentários (3)