Desenvolvido novo método para capturar dióxido de carbono da atmosfera com eficiência

• Pesquisadores do Departamento de Química da Universidade de Helsinque desenvolveram uma nova tecnologia de captura de dióxido de carbono usando um composto de superbase e álcool
• 1 g desse composto absorve diretamente 156 mg de CO₂ e não reage com outros componentes do ar, como nitrogênio e oxigênio
• O CO₂ capturado pode ser liberado e reutilizado com aquecimento a 70°C por 30 minutos, oferecendo maior eficiência energética do que os tratamentos térmicos acima de 900°C das tecnologias existentes
• O composto é não tóxico e de baixo custo e, mesmo após 50 reutilizações, mantém 75% do desempenho; após 100 vezes, mantém 50%
• A equipe pretende testar esse composto em uma planta piloto em escala de demonstração e está avançando no desenvolvimento de uma versão sólida combinada com sílica ou óxido de grafeno

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Desenvolvimento de um novo composto para captura de dióxido de carbono

• O Departamento de Química da Universidade de Helsinque desenvolveu um novo composto que captura diretamente o dióxido de carbono da atmosfera
  • O composto é formado pela combinação de uma superbase com álcool
  • 1 g do composto absorve 156 mg de CO₂ e não reage com outros gases atmosféricos, como nitrogênio e oxigênio
• Ele apresenta capacidade de absorção superior à das tecnologias de captura existentes e também é eficaz em ar ambiente não tratado (untreated ambient air)

Liberação de CO₂ e eficiência de reutilização

• O CO₂ capturado pode ser liberado facilmente com aquecimento a 70°C por 30 minutos
  • O CO₂ liberado pode ser recuperado em forma pura e reutilizado
  • Compostos anteriores exigiam altas temperaturas acima de 900°C, mas este composto pode ser regenerado em baixa temperatura
• O composto pode ser usado repetidamente e mantém 75% da capacidade de absorção após 50 usos e 50% após 100 usos

Composição e características do composto

• A equipe testou várias bases para encontrar a combinação mais adequada
  • Ao final, chegou ao composto ideal ao combinar 1,5,7-triazabicyclo[4.3.0]non-6-ene (TBN) com álcool benzílico
• O composto é não tóxico, e todos os seus componentes podem ser produzidos a baixo custo
• Os experimentos foram conduzidos por cerca de mais de um ano para definir a combinação ideal

Plano de aplicação em escala industrial

• A equipe planeja expandir o composto de experimentos em escala de gramas para uma planta piloto em escala industrial
  • Para isso, será necessário converter o composto líquido em forma sólida
  • A ideia é combiná-lo com sílica (silica) ou óxido de grafeno (graphene oxide) para reforçar a interação com o CO₂

Significado da pesquisa

• Essa tecnologia é avaliada como uma solução sustentável de captura de carbono com características de baixa temperatura, baixo custo e não toxicidade
• No futuro, serão realizados experimentos de demonstração para verificar sua viabilidade de aplicação industrial
• A pesquisa foi liderada pela pesquisadora de pós-doutorado Zahra Eshaghi Gorji e apresentada como um resultado inovador de pesquisa da Universidade de Helsinque

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Opiniões do Hacker News

• Resumindo um comentário que eu já tinha escrito antes, a razão de ser difícil separar CO2 do ar é que a concentração dele é muito baixa
  Em termos aproximados, o ar é 78% nitrogênio, 21% oxigênio, 0,9% argônio e cerca de 0,04% de CO2, ou seja, está praticamente no nível de erro de arredondamento
  Por isso, a abordagem de “simplesmente não emitir desde o início, ou capturar direto no ponto de emissão” é muito mais realista

  • Eu também sempre achei difícil imaginar retirar CO2 do ar de forma eficiente, “como se estivesse separando os ingredientes de volta de um bolo”
    Ele está espalhado de forma muito diluída por toda a atmosfera, e fico em dúvida se é possível criar um gradiente de concentração significativo em escala de tempo humana
  • Mas em lugares com alta concentração de CO2, como chaminés industriais, esse tipo de tecnologia pode ser útil
  • No fundo, não produzir CO2 é muito mais eficiente do que removê-lo
    Tirando casos excepcionais como aviões, acho muito melhor usar energia em solar, eólica, baterias, isolamento térmico e bombas de calor
  • Mas também fico curioso se a causa da queda cognitiva é o próprio CO2 ou se o verdadeiro motivo é a falta de oxigênio
  • Ainda assim, as plantas lidam com isso muito bem

• A pesquisa nessa área é interessante por si só e pode ter várias aplicações, mas a remoção global de CO2 está numa escala irrealista na prática
  No fim, a única solução é “emitir menos desde o começo”
  Falta vontade política, e não vejo de onde viria vontade para construir um enorme sistema de captura e armazenamento

  • Concordo que é preciso vontade política, mas acho que construir e operar o sistema não necessariamente exige consenso político total
    Também fico em dúvida se a parte em que “nós” precisamos cooperar não é justamente o que exige vontade política
  • Ainda assim, se o carbono capturado for convertido em insumos químicos ou combustível sintético via processo Fischer–Tropsch, talvez isso passe a fazer sentido economicamente
    O problema é menos eficiência energética e mais eficiência volumétrica: hoje, os adsorventes capturam só algumas dezenas de gramas de CO2 por kg
    Se esses materiais melhorarem, pode haver aplicação industrial
    Como referência, plantas como cottongrass crescem até na tundra e podem fazer captura de carbono junto com produção de biomateriais
  • Outra opção é fazer captura concentrada na saída de usinas e fábricas de cimento que emitem muito CO2
  • Em setores onde armazenamento em bateria é difícil, extrair combustível do ar pode ser útil
    Quando o custo da eletricidade estiver baixo, isso pode até ser economicamente vantajoso, e substituir a extração de combustíveis fósseis pode nos levar para perto de emissões líquidas zero
  • Mesmo que não pareça necessário agora, depois das emissões líquidas zero ainda haverá muito CO2 na atmosfera, então a pesquisa precisa começar desde já

• No ritmo atual de emissões, talvez em 20 anos sejam necessários scrubbers de CO2 domésticos
  Hoje, o padrão é a cal sodada (Ca(OH)₂), que absorve cerca de 250 mg de CO2 por grama
  A vantagem da nova tecnologia é que ela pode ser reutilizada por aquecimento, o que pode ser útil para purificação do ar interno

  • Quando a concentração de CO2 fica alta, há queda na função cognitiva
    É comum ambientes internos chegarem a 2000–3000 ppm, e a perda de concentração começa por volta de 700–1000 ppm
    Sistemas de ventilação com recuperação de calor ajudam
  • A vantagem do novo material é estar em forma líquida
    Absorventes reversíveis já existem em pesquisas anteriores, mas o problema é o alto consumo de energia
  • Se funcionar a 160°F (cerca de 70°C) e for atóxico, pode ter potencial até para uso doméstico
    Também parece promissor para melhorar a qualidade do ar em escolas
    Mas o desafio central continua sendo o que fazer depois da captura
  • Fiquei curioso sobre a base dessa estimativa de “20 anos”
  • Também seria interessante ver se essa tecnologia poderia ser aplicada à produção de cimento

• Neste momento, os reservatórios biogênicos de carbono são o método de sequestro mais eficiente
  Armazenamento úmido com biochar ou armazenamento seco em blocos de carbono parecem promissores
  Essas abordagens são de baixa energia e modulares, então são mais realistas que DAC e talvez possam servir de base para um sistema monetário de carbono

• A captura direta do ar (DAC) não é economicamente viável por causa dos limites de escala
  Capturar perto da fonte de emissão é mais realista, mas sem subsídio não fecha a conta
  Pelos critérios da IRA, isso dá algo em torno de 50 dólares por tonelada

  • Em termos fundamentais, eliminar a fonte de emissão é melhor do que capturar, mas no fim ainda vamos precisar capturar do ar também
  • Como DAC não é sustentável, acho melhores alternativas como CCS com biomassa oceânica
    Por exemplo, colher algas marinhas ou fitoplâncton em grande escala e fazer o sequestro
  • Mesmo assim, se não removermos o CO2 acumulado desde a Revolução Industrial, não dá para voltar a temperatura
    É como se estivéssemos endividados, e pagar essa dívida exigiria uma quantidade de energia em escala quase inimaginável
    Não acho provável que isso seja resolvido em 50 anos
  • Também existe o problema de onde armazenar o CO2
    Em caso de vazamento, pode haver perda massiva de vidas, como no desastre do Lago Nyos
    Chega a parecer melhor morar ao lado de lixo nuclear

• O título da matéria seria mais preciso como “método relativamente eficiente de captura de CO2”
  Não é eficiência absoluta, e sim uma melhoria em relação aos solventes existentes

  • Já passei aos alunos uma tarefa de projeto para remoção de CO2, e o motivo de a eficiência teórica ter aumentado foi o aumento da concentração atmosférica de CO2
  • “Ficar mais perto da eficiência teórica” e “ser economicamente viável” são coisas completamente diferentes

• No fim, viabilidade econômica decide tudo
  Plantar árvores é mais barato, e considerando até a receita com madeira, esse método pode acabar sendo ineficiente

  • Mas é impossível plantar árvores suficientes no mundo todo
    Quando florestas morrem, elas voltam a emitir CO2, então é preciso armazenamento permanente
    Matéria relacionada: The Guardian – Africa forests transformed from carbon sink to carbon source
  • Mais do que economia, as leis da física vêm primeiro
    Para reduzir o CO2 atmosférico aos níveis de 1980, seria preciso mover uma quantidade de material do tamanho de uma cadeia de montanhas
    Seriam necessários milhões de caminhões, e no fim o gasto de energia é gigantesco
    Mesmo plantando árvores, alguém acabaria cortando e usando essa madeira, então seria preciso enterrá-la numa forma energeticamente desfavorável
  • Mesmo que as emissões parassem completamente, ainda teríamos de remover o CO2 já acumulado
    Reflorestamento em larga escala tem emissões indiretas altas por uso de terra, deslocamento de infraestrutura e manutenção, então a eficiência cai
    No fim, captura de CO2 ou tecnologias de bloqueio solar teriam de avançar em paralelo
  • As plantas são pouco eficientes, mas têm a vantagem de embalar o CO2 em forma estável
    Se capturado na forma gasosa, o armazenamento de longo prazo é difícil, e abordagens como pântanos artificiais podem ser uma alternativa
  • Árvores levam décadas, então não ajudam na resposta climática de curto prazo

• O oceano é o melhor dispositivo de captura de carbono
  Nos últimos 10 anos, as algas sargassum explodiram em quantidade, e o aumento de CO2 pode ser uma das causas
  Recolhê-las e enterrá-las em desertos ou terras estéreis poderia melhorar a fertilidade do solo e ao mesmo tempo fixar carbono

  • Os números e causas em 2025 estão resumidos no relatório da USF e numa matéria da ABC News
    A análise sugere que, após a seca, a entrada de fosfatos disparou e aumentou a proliferação das algas
  • Mas para coletar algas em grande escala, o uso de combustíveis fósseis parece inevitável, então fico em dúvida se isso realmente resultaria em carbono líquido negativo
    A maioria dessas ideias de sequestro em larga escala acaba parecendo uma fantasia de moto-perpétuo
  • Outra opção é o aumento da alcalinidade do oceano, mas isso provoca acidificação marinha e destruição de habitats
    Material relacionado: Ocean Visions – Ocean Alkalinity Enhancement
  • Não parece haver motivo para que levar as algas para a terra faça com que elas absorvam mais CO2

• A pesquisa real citada na matéria está no artigo da ACS
  A substância principal é a superbase 1,5,7-triazabicyclo[4.3.0]non-6-ene
  Soluções aquosas de aminas também podem ser regeneradas abaixo de 200°C, mas parece que a imprensa fez um marketing exagerado

  • E ainda teve a piada de que, ao ler “tecnologia baseada em animação”, pensaram que fosse uma pesquisa japonesa

• A matéria não menciona o custo energético
  Esse líquido pode ser reutilizado menos de 100 vezes, e para liberar o CO2 precisa ser aquecido a 70°C
  No fim, captura, aquecimento e processamento têm alto consumo de energia
  Se para capturar 1 g de CO2 você emitir mais de 1 g de CO2, isso não faz sentido
  Antes de a energia de carbono zero ficar muito barata, acho difícil aplicar isso em larga escala