Nanodiamonds convertem gases com efeito de estufa em matéria-prima

Parece ficção científica, mas o mundo está a mudar, e a realidade de transformar praticamente tudo em material utilizável para a construção ou uso industrial está aqui. Melhor ainda, o gás com efeito de estufa pode agora ser transformado em matéria-prima em vez de ser libertado na atmosfera, onde causa uma mudança climática desenfreada. Segundo o “Inhabitat”, cientistas encontraram uma forma de utilizar nanodiamantes para converter o gás com efeito de estufa em material industrial utilizável. Através deste método, materiais simples podem ser utilizados para criar quantidades crescentes de vários materiais usados em ambientes industriais, para converter gás em ácido ou um tipo de álcool.

Como os gases com efeito de estufa podem ser convertidos em materiais úteis

O CO2 pode ser utilizado como matéria-prima para substâncias utilizadas em processos industriais, tais como o ácido fórmico ou o metanol. Os nanodiamantes servem como fotocatalisadores ambientalmente limpos para tornar a conversão possível. Investigadores do Instituto Fraunhofer de Microengenharia e Microssistemas IMM estão a trabalhar para transformar esta reação num processo contínuo, o que poderia torná-la escalável para que seja viável para a indústria.

O ácido fórmico pode ser utilizado como conservante na alimentação do gado. É um agente antibacteriano que também é utilizado na indústria química e na investigação científica para testes, experiências, investigação e análises de qualidade de processos e produtos industriais. O ácido fórmico é frequentemente utilizado em fungicidas. Por outro lado, o metanol é um álcool de madeira que é um bloco químico de construção utilizado para fazer plásticos, tintas, peças de automóveis e materiais de construção. O metanol é também um combustível de energia limpa utilizado para alimentar carros, camiões, navios, células de combustível, caldeiras e fogões de cozinha.

O ácido fórmico e o metanol contêm apenas um átomo de carbono, em oposição ao CO2, o que os torna blocos de construção utilizáveis para ajudar a criar novos materiais em vez de gases nocivos com efeito de estufa. A criação de uma forma de tornar o CO2 num material utilizável poderá criar uma economia circular em torno do gás abundante, o que poderá tornar possível que as empresas que procuram reduzir as suas emissões possam, em vez disso, reutilizar o CO2 capturado. Isto pode criar formas através das quais indústrias inteiras transformam um produto residual num material reciclável que reduza os custos, aumente os lucros e motive as empresas poluidoras a capturar as suas emissões de resíduos.

Como os diamantes convertem CO2 para serem reutilizados na indústria

O CO2 pode ser convertido em ácido fórmico utilizando nanodiamantes como catalisador e irradiando-os com luz UV-C de onda curta de um ambiente aquoso. Este método está a ser estudado nos laboratórios da professora Anke Kruger da Universidade de Wurzburg. Os nanodiamantes são amigos do ambiente, uma vez que são feitos de carbono e são baratos de produzir, porque são criados à escala industrial e não são de grau joalharia.

O Professor Kruger, que está agora na Universidade de Estugarda, Sahlmann Photochemical Solutions GmbH e investigadores do Fraunhofer IMM estão a levar esta investigação mais perto da aplicação no mundo real com o quadro do projecto CarbonCat. Thomas Rehm, um cientista do Fraunhofer IMM, diz que até agora as experiências têm sido realizadas num reator de lote, ou num balão agitado. Este método por lotes é limitado em escala, e o catalisador e o contacto entre a fase gasosa e líquida é menos do que ideal, enquanto as nanopartículas resultantes são também deixadas a flutuar e precisam de ser separadas da solução após a reação.

Para resolver este problema, a equipa utilizou um microrreactor com placa de reação de pé direito, que oferece microcanais revestidos com catalisador diamantado. A parte superior da placa tem uma fenda na qual a água é bombeada continuamente. O líquido escorre pela placa, e as forças capilares resultam na formação de uma película líquida que reveste os microcanais.

O CO2 é dirigido sobre a placa por baixo, num contra fluxo. Isto permite que a reação ocorra de forma contínua e não em lotes, utilizando maiores quantidades de CO2 e num volume menor de solução, de acordo com Rehm. Isto cria mais ácido fórmico resultante de uma conversão mais elevada de CO2 e simplifica o processo.

Os investigadores também substituíram a luz UV-C pela luz visível, que é mais fácil de manusear e mais barata, necessitando apenas de uma modificação da superfície diamantada para captar a luz visível. Quando a luz é brilhada no revestimento, alguns eletrões são levantados da malha de cristal de diamante e para a superfície da camada diamantada, sendo depois transferidos para o CO2 em combinação com água para fazer ácido fórmico.

Trata-se essencialmente de uma bomba de eletrões de energia leve.

O que precisa de acontecer agora?

O que precisa de funcionar agora é como aumentar os tempos de contacto ou aumentar a velocidade de reação para o tornar mais eficiente.

“À medida que a tecnologia melhora em torno da mitigação das alterações climáticas, esperamos ver mais tecnologias patenteadas que possam ajudar a transformar resíduos ou gases com efeito de estufa em materiais utilizáveis. Podemos olhar para os últimos 100 anos como um tempo mistificante em que deitámos fora ou poluímos o ar ou os cursos de água com todo o tipo de materiais que poderiam ter sido reutilizados de forma prática, ecológica e rentável. É esta última peça que provavelmente fará destas tecnologias parte da revolução climática para que as indústrias possam converter os seus processos e utilização de materiais em novos métodos sustentáveis para um futuro mais saudável”, conclui o “Inhabitat”.