Num artigo de investigação, os cientistas afirmam que a captura de dióxido de carbono diretamente dos oceanos pode ter vantagens em relação à captura direta de ar.
À medida que a actividade humana e as alterações climáticas aumentam a quantidade de dióxido de carbono no oceano, prejudicando os recifes de coral e a vida marinha, os investigadores conceberam uma nova tecnologia que utiliza hidróxido de sódio aquoso e carbonato de sódio para remover o dióxido de carbono da água do oceano, ajudando a reverter a acidificação e a reduzir a globalidade. aquecimento.
“Levou anos para conseguir isso experimentalmente”, disse Katherine Hornbostel, professora assistente de engenharia mecânica e ciência de materiais na Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh. “Portanto, foi muito gratificante ver quando os resultados experimentais finalmente corresponderam ao(s) nosso(s) modelo(s).”
Hornbostel prosseguiu o desenvolvimento da tecnologia há cinco anos, quando havia pesquisas ou financiamento mínimos para a captura de dióxido de carbono do oceano, disse ela. Existem dois modelos, um utilizando solventes microencapsulados à base de carbonato de sódio e outro utilizando contatores de membrana de fibra oca contendo hidróxido de sódio. Os dois modelos são diferentes um do outro em geometria, mas funcionam da mesma maneira, disse Hornbostel.
Para o primeiro modelo, Hornbostel, junto com o professor assistente Tagbo Niepa, do Departamento de Engenharia Química e de Petróleo de Swanson, desenvolveu cápsulas contendo um solvente feito de solução de sódio. Niepa disse que inicialmente projetou as cápsulas como uma ferramenta de avaliação para escanear o corpo humano, mas foi capaz de reformulá-las como veículos para descarbonizar o oceano.
Hornbostel disse que as cápsulas são como esferas de caviar extremamente minúsculas, contendo o líquido de carbonato de sódio com o qual o dióxido de carbono pode reagir.
“Então você quer colocar muitas dessas pequenas contas” nos tubos capilares para que a água do mar flua, de modo que haja “uma tonelada de pontos de contato”, disse Horbonstel. “Mais CO2” passará e se difundirá “de uma cápsula para outra porque basicamente quer reagir com o líquido dentro das cápsulas”.
As cápsulas de sódio podem ser regeneradas vaporizando-as a 100 a 120 graus Celsius, o que permitiria que o dióxido de carbono capturado fosse removido e armazenado, diz o jornal. A regeneração também permite que as cápsulas sejam reutilizadas novamente para capturar mais dióxido de carbono em ciclos futuros.
A “membrana de fibra oca” permite que a água do mar entre e reaja com os solventes de hidróxido de sódio nas cápsulas cilíndricas. A membrana permite uma transferência de massa de água do mar para reagir com o solvente, disse Hornbostel.
A membrana de fibra oca é feita de um polímero flexível semelhante ao polipropileno que permite a passagem de gases, mas não de líquidos ou íons. “Somos a primeira equipe que temos conhecimento a demonstrar a remoção de CO2 da água do mar usando um contator de membrana com solvente de CO2”, diz o artigo da equipe de pesquisa.
Horbostel disse que ter uma grande área superficial para a água do mar é significativo, porque permite que o dióxido de carbono diluído seja removido da água mais rapidamente. “A transferência de massa varia diretamente com a área de superfície, portanto, se você duplicar a área de superfície de uma membrana, duplicará a taxa com que o dióxido de carbono a atravessa”, disse ela.
A água do mar “tem altas concentrações de CO2 ligado… que podem ser potencialmente acessadas” através da tecnologia de captura direta do oceano, afirma o documento. “Além disso, a água do mar é 1.000 vezes mais densa que o ar, o que pode resultar em um tamanho de sistema menor.”
A captura direta do oceano, diz o jornal, “também poderia ser potencialmente realizada offshore” numa plataforma petrolífera abandonada, por exemplo, para evitar a utilização do espaço terrestre, e ser co-localizada com energia eólica offshore e/ou armazenamento offshore” do gás CO2 capturado.
Garantir que a tecnologia funcione em maior escala no oceano a um custo acessível é um desafio, mas não impossível, disse Hornbostel. Ela e a equipe examinarão maneiras de aumentar o pH da água do oceano, o que permite a liberação de mais dióxido de carbono. Embora ainda em fase de planejamento, o modelo pode ser colocado no mar, em uma região reconhecida por ter alta concentração de dióxido de carbono no oceano, disse Hornbostel.
“Como a maior parte do ciclo natural do carbono da Terra, o oceano tem um enorme potencial para contribuir para a remoção de dióxido de carbono na escala necessária de gigatoneladas”, disse David Koweek, cientista-chefe da organização sem fins lucrativos OceanVisions e especialista no trabalho de Hornbostel. “No entanto, grande parte deste potencial continua por concretizar devido aos baixos níveis de investigação e desenvolvimento em tecnologias de remoção de dióxido de carbono baseadas nos oceanos.”
O artigo de Hornbostel afirma que 10 gigatoneladas de dióxido de carbono devem ser removidas do ambiente todos os anos até 2050 para garantir que a temperatura global não suba mais de 1,5 graus Celsius, o objectivo mais ambicioso do acordo climático de Paris para 2050.
Estudos mostram que o oceano cobre mais de 70% da superfície da Terra e absorveu aproximadamente 25% do dióxido de carbono devido à atividade humana. O oceano e a atmosfera procuram o equilíbrio através da troca constante de dióxido de carbono e vários outros gases. Como o dióxido de carbono encontrado na atmosfera e no oceano está ligado, Hornbostel disse que a tecnologia de captura de carbono funciona tanto nos oceanos como na atmosfera.
“Nossa tecnologia pode ser considerada uma ‘captura indireta de ar’ porque o oceano retirará mais dióxido de carbono do ar acima dele para substituir o dióxido de carbono que estamos removendo.” Hornbostel disse.
Quando o dióxido de carbono na atmosfera atinge o oceano, ele se dissolve em ácido carbônico, diminuindo o nível de pH do oceano para torná-lo mais ácido e, portanto, menos habitável para a vida marinha, de acordo com a Administração Oceânica e Nacional do Departamento de Comércio dos EUA.
Peter Petraitis, professor de biologia na Universidade da Pensilvânia, observou uma correlação entre o aumento do dióxido de carbono dissolvido no oceano e o declínio de mexilhões e gastrópodes no Golfo do Maine nas últimas duas décadas. Petraitis e a sua equipa continuaram a recolher dados desde que o seu estudo foi publicado em 2020 e notaram que os gastrópodes estão a diminuir a uma taxa muito maior do que o esperado.
“As temperaturas da água estão subindo e (os gastrópodes) estão diminuindo, então a correlação é bastante forte”, disse Petraitis.
A investigação de Petraitis descobriu que o Golfo do Maine sofre de um pH baixo e de um aquecimento mais rápido do que 99,9% de todos os oceanos globais e, à medida que o tempo passa, tornar-se-á menos capaz de mitigar os efeitos da acidificação dos oceanos.
O atual nível de pH do oceano global é de aproximadamente 8,1, uma queda de 0,1 desde o início da Revolução Industrial, de acordo com a Agência de Proteção Ambiental. A mudança sutil no nível de pH é alarmante, disse Hornbostel, já que a diminuição de uma unidade de pH equivale a um aumento de dez vezes na acidez. O ácido suave formado quando o dióxido de carbono se dissolve na água neutraliza o carbonato e o bicarbonato de cálcio, que os corais e outros invertebrados usam para construir suas conchas e esqueletos duros.
A pesquisa da equipe de Hornbostel descobriu que sua tecnologia é promissora, mas exigirá a construção de cápsulas em grandes lotes e a investigação de como a tecnologia pode ser combinada para funcionar com a infraestrutura existente, como instalações de dessalinização. O seu artigo apela a mais investigação sobre a tecnologia de captura de dióxido de carbono na água do mar, o que é imperativo dado o rápido aquecimento e acidificação dos oceanos.
