De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores do Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley, em colaboração com a Universidade da Califórnia, Berkeley (UC Berkeley) e o Instituto Nacional de Física Química e Biofísica da Estônia, observaram em tempo real o processo completo de conversão de dióxido de carbono em carbono sólido em sal fundido a 500 °C (932 °F). Os resultados foram publicados na revista Nature Communications.
A tecnologia baseia-se no princípio da eletrólise em sal fundido. O sal líquido mantido em alta temperatura conduz eletricidade entre dois eletrodos; quando o dióxido de carbono entra no sal fundido, a corrente elétrica remove seus átomos de oxigênio, e a reação de redução deposita carbono sólido puro no cátodo. Anteriormente, observar esse processo em escala molecular era praticamente impossível, pois o sal líquido quente é altamente corrosivo e danificava rapidamente os componentes ópticos laboratoriais padrão. Para isso, a equipe projetou uma célula de reação especial equipada com lentes resistentes ao calor, permitindo que um microscópio personalizado capturasse dados visuais continuamente a 500 °C durante a operação da célula.
A gravação em tempo real revelou que a transformação química ocorre em duas etapas distintas. O dióxido de carbono não se converte diretamente em carbono sólido; primeiro, forma um estado químico intermediário antes de se depositar no eletrodo. Os pesquisadores testaram diferentes misturas de sais e materiais de eletrodo e descobriram que a reação básica em duas etapas permanece inalterada em todas as combinações, mas a alteração dos materiais modifica a estrutura física do carbono depositado — diferentes superfícies de eletrodo e composições químicas de sal fazem com que os átomos de carbono se organizem em diferentes configurações geométricas. O controle da estrutura física é o avanço tecnológico-chave deste estudo. A grafite de grau para baterias exige uma orientação cristalina muito específica; em baterias de veículos elétricos, as camadas de carbono devem ser uniformemente espaçadas para que os íons transportadores de energia possam deslizar suavemente entre elas. Como a alteração dos materiais de entrada modifica o arranjo final do carbono, os cientistas podem ajustar o sistema para produzir grafite de grau para baterias.
Mike Whittaker, cientista do Berkeley Lab envolvido no projeto, afirmou que este é um avanço importante em um esforço mais amplo para sintetizar materiais-chave e materiais para baterias usando sais fundidos. Ele destacou que, se o processo puder operar com sais baratos em baixas temperaturas, poderá ser implementado em muitos locais e gerar grafite suficiente para entrar na cadeia de suprimentos de baterias. No entanto, ainda existem desafios de engenharia antes que a operação em escala industrial seja alcançada. O sistema atual requer fornecimento contínuo de energia para manter o sal no estado líquido a 500 °C. A equipe concluiu que os próximos passos incluem determinar a combinação ideal de sais fundidos, materiais de eletrodo, temperatura e voltagem para produzir materiais de carbono como a grafite, além de expandir a capacidade do método para níveis utilizáveis industrialmente. A ampliação de uma célula de reação microscópica para um reator em escala real exige gerenciamento cuidadoso do fluxo de gás, da distribuição térmica e da densidade de corrente em superfícies de eletrodo maiores. Se esses obstáculos operacionais forem superados, a tecnologia poderá fornecer grafite sintética diretamente a partir de emissões industriais capturadas.
