Imagine transformar poluição em combustível

Imagine transformar poluição em combustível. Essa é a empolgante promessa da hidrogenação do dióxido de carbono (CO₂), um processo que transforma o CO₂ – um dos principais gases de efeito estufa – em produtos químicos e combustíveis renováveis.

Logo, com o processo, é possível ter um dos produtos mais importantes, o metanol, um composto versátil utilizado em tudo, desde plásticos até combustíveis.

Outra vantagem é produzir compostos valiosos, como o metano, que pode ser injetado diretamente em gasodutos de gás natural, além de hidrocarbonetos de cadeias maiores, que podem ser usados como gasolina ou combustível de aviação.

Ou seja, abre-se a possibilidade tentadora de criar os chamados e-combustíveis – alternativas sustentáveis aos combustíveis fósseis tradicionais.

Mas como é feito todo o processo de transformar poluição em combustível?

Um consórcio internacional que contou com a participação da Professora Liane Rossi, diretora do Programa CCU do Centro de Pesquisa e Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI) da USP e docente do Instituto de Química da USP, apresentou um panorama sobre o assunto em um artigo publicado na prestigiosa revista Science.

“Precisamos repensar nossa relação com o dióxido de carbono”, diz Robert Wojcieszak, pesquisador sênior do CNRS no L2CM, na França. “Em vez de vê-lo como um resíduo, podemos capturar o CO₂ de fontes industriais ou até mesmo diretamente do ar e usá-lo como um valioso bloco de construção de carbono.”

Nils Thonemann, professor assistente de Avaliação de Sustentabilidade Ambiental Quantitativa da Universidade de Leiden, complementa: “E quando combinamos o CO₂ com hidrogênio produzido a partir de energias renováveis, como eólica ou solar, o processo se torna ambientalmente mais favorável.”

A mágica acontece na superfície do catalisador

Portanto, a superfície das partículas catalíticas capturam as moléculas de CO₂ e hidrogênio, enfraquecendo as ligações fortes que as mantêm unidas.

Com isso, os átomos se reorganizam e formam novas ligações, criando os produtos desejados. Logo, os cientistas estão trabalhando para desenvolver catalisadores melhores.

Como o catalisador é a chave para: imagine transformar poluição em combustível

A produção de metanol avançou significativamente na década de 1920, quando cientistas descobriram como usar um ingrediente especial chamado catalisador de cromita de zinco.

Foi como encontrar a receita certa para um bolo. Depois, na década de 1940, uma versão ainda melhor foi inventada: o catalisador CuZnAl (CZA).

Ou seja, uma versão superpotente do catalisador de cromita de zinco. Tanto que se tornou o padrão da indústria devido à sua eficiência.

Porém, os cientistas continuam buscando catalisadores ainda melhores que possam usar o CO₂ de forma mais eficiente e que durem mais.

A hidrogenação do CO₂ pode fornecer e-combustíveis limpos para setores difíceis de eletrificar diretamente, como a aviação e o transporte marítimo.

No final das contas, o maior benefício dessas novas tecnologias de hidrogenação do CO₂ é claro: elas nos libertam da dependência do petróleo como fonte de carbono.

Novos catalisadores, novas promessas

Os cientistas estão explorando novas formulações para catalisadores, e os catalisadores à base de óxido de índio estão mostrando grande potencial.

Portanto, pesquisas recentes (2020-2024) indicam que mais de 85% desses novos catalisadores podem converter CO₂ em metanol com mais de 50% de eficiência.

“A boa notícia é que a produção de metanol está melhorando cada vez mais”, afirma Jingyun Je, professor da Duquesne University.

O atual “astro” dos catalisadores é composto por cobre, óxido de zinco, óxido de manganês e um suporte especial chamado KIT-6. Esse catalisador pode operar a uma temperatura relativamente baixa (180°C) e transformar o CO₂ em metanol com alta eficiência.

No entanto, como explica Liane Rossi, professora da Universidade de São Paulo: “O objetivo final vai além de apenas produzir metanol – trata-se de construir um futuro sustentável alimentado por muitos produtos derivados do CO₂. A chave está no desenvolvimento de catalisadores inovadores. Avançando na hidrogenação do CO₂, podemos reduzir as emissões de gases de efeito estufa, especialmente quando usamos energia renovável para impulsionar o processo.” Isso não significa que seja uma solução mágica. Existem desafios e compensações a considerar. A origem do CO₂ (seja de uma fábrica ou capturado diretamente do ar), a tecnologia utilizada para convertê-lo e a aplicação final do produto (como combustível) podem impactar significativamente a pegada ambiental geral”.