quarta-feira, 25 de setembro de 2019

Novo rumo para combustíveis neutros em carbono a partir do CO2

Os investigadores descobriram um ponto de partido prático para a conversão de dióxido de carbono em combustíveis líquidos sustentáveis, incluindo combustíveis para meios de transporte mais pesados, que podem ser muito difíceis de eletrificar, como aviões, navios e comboios.

Photo Volantsic

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A reutilização neutra em carbono de CO 2 surgiu como uma alternativa para enterrar o gás de efeito estufa no subsolo. Num novo estudo publicado na Nature Energy , pesquisadores da Universidade de Stanford e da Universidade Técnica da Dinamarca (DTU) mostram como a eletricidade e um catalisador abundante na Terra podem converter CO 2 em monóxido de carbono (CO) rico em energia. O catalisador, vóxido de cério, é muito mais resistente. Retirar o oxigénio do CO 2 para produzir gás CO é o primeiro passo para transformar o CO 2 em combustível líquido e outros produtos, como gás sintético e plástico. A adição de hidrogénio ao CO pode produzir combustíveis como diesel sintético e o equivalente a combustível de aviação. A equipe prevê o uso de energia renovável para produzir o CO e as conversões subsequentes, o que resultaria em produtos neutros em carbono.
"Mostramos que podemos usar a eletricidade para reduzir o CO 2 em CO com 100% de seletividade e sem produzir o subproduto indesejado do carbono sólido", disse William Chueh, professor associado de ciência e engenharia de materiais em Stanford, um dos três principais autores.

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Vantagens dos combustíveis sintetizados

Umas vantagens que os combustíveis líquidos sustentáveis teriam, em relação á energia elétrica, é que poderiam ser usadas todas as infraestruturas existentes no uso de gasolina e diesel, como motores, tubagens e postos de gasolina. Além disso, as dificuldades para a eletrificação de aviões e navios e viagens de longa distância e o grande peso das baterias, não seriam problemas para estes combustíveis neutros em carbono.
Embora as plantas transformem o CO 2 em açúcares ricos em carbono naturalmente, mas até agora, um caminho eletroquímico artificial para CO ainda não conseguiu ser comercializado.
Os maiores problemas são, os dispositivos usam muita eletricidade, convertem uma baixa percentagem de moléculas de CO 2 ou produzem carbono puro que destrói o dispositivo. Os investigadores do novo estudo examinaram primeiro como diferentes dispositivos tiveram sucesso e falharam na eletrólise de CO 2 .
Construíram duas células para testes de conversão de CO 2, uma com óxido de cério e outra com catalisadores convencionais à base de níquel. O elétrodo de cério permaneceu estável, enquanto os depósitos de carbono danificaram o elétrodo de níquel, reduzindo significativamente a vida útil do catalisador.

Chegar á comercialização


Eliminar a morte celular precoce pode reduzir significativamente o custo da produção comercial de CO. Evitar o acumular de carbono também permite que o novo tipo de dispositivo converta mais CO 2 em CO, o que é limitado a bem abaixo de 50% da concentração do produto CO nas células atuais. o que pode reduzir os custos de produção.
"O mecanismo de supressão de carbono no cério é baseado na captura do carbono na forma oxidada estável. Conseguimos explicar esse comportamento com modelos de redução de CO 2 a temperatura elevada, o que foi confirmado com espectroscopia de fotoelétrons de raios X da célula em operação ", disse Michal Bajdich, autor sênior do artigo e cientista associado do SUNCAT Center for Interface Science & Catalysis, uma parceria entre o SLAC National Accelerator Laboratory e a Stanford's School of Engineering.
O custo elevado da captura de CO 2 tem sido uma barreira para armazena-lo no subsolo em larga escala, e esse alto custo pode ser uma barreira ao uso de CO 2 para produzir combustíveis e produtos químicos mais sustentáveis. No entanto, o valor de mercado desses produtos combinado com pagamentos para evitar as emissões de carbono pode ajudar as tecnologias que usam CO 2 a superar o obstáculo mais rapidamente.


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William Chueh também é membro do Precourt Institute for Energy de Stanford. Os outros autores de Stanford são o ex-aluno de doutorado Zixuan Guan, o pós-doutorado Michael Machala, os pós-doutorados Matteo Monti e Chirranjeevi B. Gopal e o pós-doutorado do SLAC, Jose A. Garrido Torres. Os co-autores da DTU são o candidato a PhD Lev Martinez, o líder do grupo nanolab Eugen Stamate e ainvestigadora Simone Sanna, Ethan J. Crumlin, o cientista do Lawrence Berkeley National Laboratory, e Max Garcia Melchor, professor assistente do Trinity College, Dublin.

Este projeto foi apoiado pela Haldor Topsoe A / S, Innovation Fund Denmark, Agência Dinamarquesa de Ciência, Tecnologia e Inovação e Energinet.dk., Departamento de Energia dos EUA, Centro SUNCAT e um prêmio da National Science Foundation CAREER.


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