A equipe do Professor Wang Tao, do Laboratório Nacional Chave de Utilização Limpa de Energia e do Departamento de Química da Universidade de Zhejiang, na China, publicou recentemente um estudo no Chemical Engineering Journal, propondo uma tecnologia de pré-tratamento por ativação hidrotermal para aumentar a eficiência de armazenamento de CO₂ em escória de magnésio. Esta tecnologia acelera a taxa de reação de carbonatação da escória de magnésio em 1 a 2 ordens de magnitude. Sob as condições operacionais ideais, a taxa de absorção de CO₂ é 38,3% maior do que na carbonatação direta, podendo cada tonelada de escória armazenar 146,7 kg de CO₂, resultando em uma pegada de carbono líquida negativa de -134,15 kg de CO₂ equivalente por tonelada de escória ao longo de todo o ciclo de vida.
A escória de magnésio é um resíduo sólido industrial alcalino gerado na produção de magnésio metálico. Para cada tonelada de magnésio produzida, geram-se 4,8 a 5,5 toneladas de escória. Em 2024, a produção de escória de magnésio na China atingiu entre 4,9 e 5,7 milhões de toneladas, com um acúmulo histórico superior a 60 milhões de toneladas e uma taxa de utilização abrangente inferior a 20%. A escória de magnésio é rica em minerais de cálcio e silício, mas a tecnologia tradicional de carbonatação enfrenta gargalos críticos, como a obstrução da transferência de massa por uma camada densa de produtos e o agravamento da competição por água entre a hidratação e a carbonatação com o aumento da temperatura.
A equipe de pesquisa utilizou escória residual do processo Pidgeon para produção de magnésio como matéria-prima e constatou que, no processo de carbonatação direta, quando a temperatura ultrapassa 40°C, a reação de hidratação se torna dominante e consome o ambiente aquoso, deteriorando a eficiência da carbonatação. O processo de pré-tratamento por ativação hidrotermal, por meio de um duplo mecanismo—geração de produtos de hidratação altamente ativos que fornecem sítios de reação e otimização da estrutura porosa que alivia a resistência à transferência de massa—consegue desacoplar a contradição de temperatura entre hidratação e carbonatação. Os experimentos determinaram que a ativação a 60°C por 12 horas constitui a condição operacional ideal.
O estudo também revelou um efeito de limiar na ativação hidrotermal: uma ativação moderada pode levar a uma carbonatação profunda, enquanto uma ativação excessiva resulta no acúmulo de produtos de hidratação que recobrem os sítios ativos e bloqueiam os canais de transferência de massa. A avaliação do ciclo de vida mostra que o processo pode reduzir ainda mais as emissões de carbono quando combinado com calor residual industrial ou eletricidade verde.
