Equipe de pesquisa dos EUA desenvolve nova tecnologia que reduz custo de conversão de CO₂ em 25%

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe internacional de pesquisa liderada pela Escola de Engenharia McKelvey da Universidade de Washington em St. Louis desenvolveu uma nova tecnologia que pode reduzir em cerca de 25% o custo de conversão de dióxido de carbono em produtos químicos de alto valor agregado por meio de eletricidade renovável, ao mesmo tempo que melhora a durabilidade do catalisador.

A tecnologia evita a degradação dos materiais do catalisador quando o fornecimento de eletricidade de fontes renováveis, como energia solar ou hidrelétrica, sofre interrupções frequentes, permitindo que o catalisador opere continuamente por até 750 horas sem perda de desempenho. Isso é particularmente importante para a integração de processos industriais de captura e utilização de carbono com sistemas de energia baseados em fontes renováveis, cuja geração de eletricidade é inerentemente variável e intermitente.

A maior parte do trabalho experimental foi realizada no laboratório de Feng Jiao, professor distinto Lawrence e Lee Fixel no Departamento de Energia, Meio Ambiente e Engenharia Química da Universidade de Washington, liderado pelo ex-pesquisador de pós-doutorado Wanyu Deng e pela estudante de doutorado Ahryeon Lee. O objetivo da pesquisa era encontrar um método mais econômico para converter o dióxido de carbono residual em compostos úteis, como acetato, adaptando a operação do sistema eletroquímico à disponibilidade de eletricidade renovável.

Os pesquisadores projetaram um sistema capaz de aumentar a produção quando os preços da eletricidade estão baixos e reduzir ou interromper a produção quando os custos de energia aumentam. No entanto, desligar completamente o catalisador repetidamente causa degradação gradual de seus componentes, prejudicando a eficiência a longo prazo. Yifei Xu e Bingjun Xu, da Universidade de Pequim, usando análise de espectroscopia Raman in situ, descobriram que ciclos repetidos de ligar e desligar degradam o cátodo de cobre. Na presença de monóxido de carbono, o carbonato de cobre se acumula na superfície; na presença de argônio, o cobre é oxidado formando óxido de cobre.

A solução foi substituir o desligamento completo por uma estratégia de parada controlada. Os pesquisadores mantiveram o cátodo de cobre em um nível mínimo de operação, abaixo de 1% da densidade de corrente usual. Essa corrente mínima é suficiente para evitar a formação de carbonato e a oxidação do cobre, preservando a integridade do catalisador durante longos períodos de operação. William Andrew Goddard III, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, colaborou no desenvolvimento de modelos computacionais para entender com mais detalhes o mecanismo da reação e o processo de formação de carbonato e hidróxido na superfície do catalisador de cobre.

Feng Jiao afirmou que o próximo passo será projetar sistemas catalíticos mais robustos e desenvolver estratégias que possam ser facilmente integradas aos processos industriais de eletrólise de monóxido de carbono. Esses avanços são cruciais para garantir uma operação confiável com eletricidade renovável intermitente e acelerar a implantação de tecnologias sustentáveis para converter dióxido de carbono em produtos químicos de valor industrial.