Os cientistas desenvolveram um novo tipo de membrana de prata que pode ser usada para capturar emissões de dióxido de carbono (CO2) antes que elas tenham a chance de se espalhar na atmosfera.
Usando uma técnica que a equipe afirma nunca ter sido tentada antes, os pesquisadores semearam sua membrana de separação de gases com apenas um minúsculo depósito do valioso metal, alavancando o fluxo de CO2 em si para produzir pequenos cristais de prata ou dendritos na membrana.
Esses dendritos aumentariam drasticamente a eficiência da estrutura, permitindo que grandes quantidades de CO2 e oxigênio fluíssem sem ter que usar tanto metal precioso quanto nos métodos anteriores.
“Não construímos toda a membrana a partir de prata”, explica o engenheiro de captura de carbono Greg Mutch, da Universidade de Newcastle, no Reino Unido.
“Em vez disso, adicionamos uma pequena quantidade de prata e a cultivamos dentro da membrana, adicionando a funcionalidade que desejávamos”.
O processo é um exemplo do que é chamado de captura e armazenamento de carbono (CCS, também conhecido como seqüestro de carbono), uma vasta gama de abordagens para filtrar as emissões de CO2, com o objetivo de impedir que elas fluam para a atmosfera e contribuir para o aquecimento global antropogênico.
Um número diversificado de projetos industriais de CCS foi implementado em todo o mundo, alguns remontando décadas. Mas o campo ainda está evoluindo, com avanços na ciência e na economia da captura de carbono o tempo todo.
Uma grande restrição que impede a implementação de algumas das idéias hipotéticas de CCS mais promissoras é o custo. Embora os cientistas tenham idéias brilhantes e ilimitadas que podem realizar com sucesso em laboratório, descobrir outra maneira prática e econômica de aumentar esses métodos para execuções de tamanho industrial é outra coisa.
A prata fornece outro exemplo dessa tensão. Embora todos saibam que é um metal precioso, a maioria de nós não saberia que também é um material altamente eficaz para uso em certas aplicações de CCS.
Existem algumas maneiras diferentes de separar o CO2 de outros gases durante o seqüestro de carbono, com absorção, adsorção e uso de membranas de separação de gás, representando os principais atores.
As membranas no CCS agem como uma barreira permeável para permitir a difusão de alguns gases, enquanto impede outros. A prata, quando usada em uma classe de membranas denominadas “membranas de duas fases, carbonato derretido”, oferece algumas das eficiências mais fortes observadas na separação de CO2, dizem os pesquisadores.
Claro, não é um material barato, o que é problemático. Mas, em seu novo estudo, a equipe de Mutch descobriu uma maneira de extrair os benefícios do uso de prata no processo de separação de CO2, sem precisar de muito do elemento em si.
Em experimentos, os pesquisadores usaram pellets e tubos de óxido de alumínio para formar a base de sua membrana, adicionando apenas um pouco de prata à mistura. À medida que a membrana funcionava, uma rede de dendritos de prata começou a crescer sobre a estrutura, estimulada pelo processo de permeação que ocorria.
“Através do crescimento não equilibrado de dendritos Ag [prata], impulsionado pela permeação, a partir de pequenas quantidades de materiais de membrana adicionados de Ag, baixo custo e baixo fluxo foram transformados em membranas de baixo custo e alto fluxo”, explicam os pesquisadores em seu artigo.
A equipe afirma que seus resultados atingiram o maior fluxo de membranas de sal fundido com suporte de prata até o momento, enquanto reduziam o volume de prata necessário em uma ordem de magnitude.
“Mais importante, o desempenho da membrana está no nível necessário para ser competitivo com os processos de captura de carbono existentes”, diz Mutch.
“De fato, isso provavelmente reduziria o tamanho do equipamento necessário significativamente e potencialmente reduziria os custos operacionais”.
Além dos ganhos em relação ao custo-benefício, se quisermos usar prata nas membranas CCS, a equipe também sugere que poderíamos procurar novas maneiras de fabricar membranas aqui, aproveitando os mecanismos de permeação que ainda não foram totalmente explorados até agora.
“Nós propomos que as condições de não-equilíbrio da permeação da membrana, rotineiramente consideradas deletérias para a estabilidade a longo prazo, possam ser consideradas condições favoráveis para adicionar funcionalidade vantajosa às membranas in situ”, escrevem os pesquisadores.
Os resultados estão relatados na Energy & Environmental Science.
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