Utilização de carbono: O que podemos fazer com o CO₂ capturado?
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Atualizado em: 02 Jul 2021
https://climatescience.org/pt/advanced-carbon-utilisation/
E se pudéssemos utilizar com segurança o CO₂ que capturamos em vez de armazená-lo no subsolo?
A maioria do CO₂ que capturamos será armazenado no subsolo. Mas e se pudéssemos empregá-lo em outra coisa
?
Como podemos utilizar o CO₂ capturado?
Assim como os metais, minerais e madeira, o CO₂ pode ser usado como um recurso industrial! . A utilização de CO₂ capturado através de tecnologias de captura de carbono pode torná-las mais lucrativas e competitivas, aumentando, consequentemente, a sua aplicação nos setores industriais . Além disso, ao usar CO₂ capturado, os custos de criação e manutenção de locais de armazenamento serão também reduzidos. De fato, o mercado de utilização de CO₂ capturado tem o potencial de atingir bilhões de dólares .
Terrinha chique como vendedora de CO₂
Onde podemos utilizar o CO₂ capturado?
Uma vez que o CO₂ é capturado, através dos caminhos descritos nos capítulos anteriores, ele pode ser usado de diversas formas. Desde o início do século 20, temos utilizado o CO₂ diretamente em várias aplicações industriais :
Alimentos em conserva: o CO₂ sólido (gelo seco) é também usado na refrigeração e no armazenamento congelado de alimentos como sorvete e carne .
Produção de fertilizante: o CO₂ também pode ser usado na fabricação de minerais e fertilizantes, tal como a ureia, para fornecer às plantas o nitrogênio que necessitam para crescer .
Quem diria que poderíamos usar o CO₂ para tantas coisas
Recuperação avançada de petróleo (EOR, da sigla em inglês): embora seja uma prática polêmica, o CO₂ pode ser usado na extração de petróleo bruto de um depósito de petróleo que não poderia ser extraído de outra forma (devido à dificuldade de acesso), como uma forma de maximizar as reservas de petróleo que podem ser recuperadas . O processo funciona através da injeção de CO₂ nos reservatórios petrolíferos esgotados.
A utilização desse método para a extração do petróleo restante poderia prevenir mais explorações e perfurações, à medida que avançamos para um mundo neutro em emissões de carbono.
Usando CO₂ para extrair petróleo com maior eficiência
O CO₂ necessário para esses processos de utilização é normalmente obtido através de um derivado de outras operações industriais, como a decomposição de calcário ou a fabricação de gás hidrogênio .
Uso mundial do CO₂:
Atualmente, utilizamos cerca de 120 toneladas de CO₂ por ano para essas aplicações, enquanto emitimos cerca de 36 000 toneladas de CO₂ na atmosfera devido a todas as nossas outras atividades . As tecnologias de captura de carbono visam à remoção de uma parte do excesso de CO₂ emitido para a atmosfera, e a utilização do carbono possibilita que esse CO₂ capturado seja usado nos processos industriais mencionados acima.
A nossa utilização de CO₂ não é muito equilibrada
Está sendo desenvolvida uma nova categoria de produtos e materiais que utiliza CO₂ capturado de formas inovadoras e pouco convencionais. Mundialmente, se estabeleceram diversas organizações e programas que estimulam o avanço na utilização de CO₂ capturado, como a competição NRG COSIA Carbon XPRIZE e a organização Global CO₂ Initiative .
Como podemos transformar quimicamente o CO₂ em produtos mais úteis?
A transformação química de CO₂ pode produzir combustíveis, produtos químicos, plástico e outras mercadorias úteis por meio de percursos catalisadores – reações que envolvem a atividade de um catalisador . Um catalisador é algo que acelera o ritmo de uma reação sem ser consumido no processo. Normalmente, são necessários percursos catalisadores para a conversão do CO₂, uma vez que ele é uma molécula estável e de baixa energia que requer uma grande quantidade de energia para ser transformado em outros produtos . O uso de um catalisador pode compensar parte da energia necessária para a conversão desejada, como mostrado pela Figura 6 .
A utilização de um catalisador reduz a energia necessária para converter CO2
Os percusos catalisadores podem tomar diferentes formas. Aqui estão alguns exemplos:
Conversão eletroquímica : esse percurso, conhecido como eletrólise, usa eletricidade e catalisadores para reduzir CO₂ em substâncias químicas úteis como o metano, metanol e combustíveis de hidrocarbonetos neutros em carbono . A seguinte reação mostra como o metano pode ser produzido através desse percurso:
O uso da conversão eletroquímica para produzir metano
Conversão fotoquímica: esse percurso imita o processo natural de conversão de CO₂ (fotossíntese) em substâncias químicas úteis usando células eletroquímicas – dispositivos que geram eletricidade através de reações químicas . Aqui, a energia solar é utilizada junto a um catalisador para fornecer a energia necessária para a transformação de CO₂ .
Conversão termoquímica e hidrogenação : esse percurso usa o calor de entrada e um catalisador para reduzir as moléculas de CO₂. Isso envolve a combinação do hidrogênio com o CO₂ para formar os produtos químicos ou os combustíveis desejados. Por exemplo, a reação seguinte mostra como o metanol (um álcool e fonte de combustível) pode ser produzido:
O uso da conversão termoquímica para produzir metanol
É importante assegurar que o hidrogênio utilizado para essa reação é obtido através da eletrólise, usando energia de fontes renováveis. Hoje em dia, a maior parte do hidrogênio provém do gás natural e é, na verdade, responsável por 2% das emissões globais de gases de efeito estufa . Para ler mais sobre o assunto, confira nosso capítulo sobre o hidrogênio no nosso curso de energia.
Podemos converter CO₂ através de processos biológicos?
Sim! Esse percurso é semelhante à conversão fotoquímica devido à forma pela qual transforma CO₂ em combustíveis. Entretanto, a conversão biológica utiliza organismos biológicos que produzem o seu próprio alimento a partir da luz, água ou de outras substâncias químicas (por exemplo, algas ou bactérias) em vez de células eletroquímicas. Esses organismos transformam CO₂ em produtos químicos por meio da fotossíntese e de processos metabólicos naturais .
Atualmente, a LanzaTech desenvolveu um percurso de conversão biológica que usa a atividade microbiana para converter o CO₂ dos escapes industriais em produtos químicos como o etanol, um álcool .
Conversões biológicas de CO₂ em combustível
Existem outros meios de conversão do CO₂?
O último percurso sobre o qual falaremos é chamado mineralização. Ele converte CO₂ em uma forma mais estável de carbono, tipicamente um carbonato, que pode, então, ser usado para fazer materiais úteis .
Por exemplo, o CO₂ capturado pode ser misturado com concreto úmido em um processo conhecido por cura com CO₂. Isso armazena permanentemente o CO₂ como mineral no produto de concreto . Essa tecnologia é fácil de instalar nas atuais máquinas de produção e tem custos relativamente baixos . Na verdade, várias empresas, como a CarbonCure e a Carbon Upcycling Technologies, incorporaram alguma forma desse processo nas suas misturas de concreto e de cimento.
Há muita coisa que podemos fazer com CO₂
Por que não podemos simplesmente usar todo o CO₂ que capturamos?
O nível de utilização de CO₂ como um recurso industrial é muito pequeno em comparação à quantidade de CO₂ produzido por todo o setor industrial . Consequentemente, a demanda global por produtos químicos e materiais que utilizam CO₂ não pode satisfazer a quantidade de CO₂ que precisa ser capturada e utilizada . É por isso que a maior parte do CO₂ que capturamos ficará armazenada.
Da mesma forma, a pesquisa necessária para desenvolver caminhos para a utilização de CO₂ ainda está em curso, e a maioria das tecnologias e empresas que trabalham em novas formas de sua utilização ainda se encontram numa escala de demonstração. Isso significa que essas tecnologias não podem ser completamente desenvolvidas em escala suficiente a tempo de atenuar as mudanças climáticas.
Por fim, precisamos garantir que o processo de utilização do carbono seja, se não negativo, pelo menos neutro em termos de emissões. A construção desses percursos requer, além de recursos financeiros, muita pesquisa e experimentação . Em compensação, sabemos que o armazenamento de CO₂ em formações rochosas durará muito tempo e terá um custo relativamente barato.
O CO₂ no solo está seguro durante muito tempo
Embora várias empresas e organizações tenham investido em novos caminhos para a utilização de CO₂, existem ainda muitas barreiras políticas que impedem que esses percursos atinjam a sua escala potencial.
Existem várias barreiras quanto à percepção do uso de produtos derivados de CO₂ capturado, porque muitos temem que sua utilização só aumentará a nossa dependência de combustíveis fósseis. No entanto, as empresas que estão trabalhando no desenvolvimento de produtos de CO₂ capturado defendem que essa dependência não seria um problema, uma vez que temos outros meios de capturá-lo que não envolvem a queima de combustíveis fósseis.
Como poderia ser a captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) no futuro?
Futuramente, o desenvolvimento de “centros de CCUSu0022 em áreas industriais, com infraestrutura compartilhada de transporte e de armazenamento, permitirá a redução do custo das instalações que incorporam a captura de carbono em processos de produção .
Com a atual dependência global dos combustíveis fósseis, é pouco provável que, em breve, vejamos uma transição em larga escala para as energias renováveis. Sendo assim, a necessidade de CCUS irá provavelmente aumentar.
No entanto, reduzir a fonte de emissões é sempre o principal objetivo. Enquanto tentamos descarbonizar urgentemente as nossas fontes de energia, a captura do carbono na fonte e a sua remoção da atmosfera proporcionam um mecanismo paliativo. Ganha-se tempo enquanto se continua o desenvolvimento de tecnologias energéticas com baixas emissões de carbono, energeticamente eficientes e renováveis .
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