Captura Off-Shore de CO2

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Captura offshore de CO 2 offshore
Uma abordagem fora da caixa para o sequestro de carbono propõe uma solução off-shore e um complemento
fascinante para a captura direta de ar.
Na busca da captura do CO2 para melhorar as mudanças climáticas, além de minimizar as emissões futuras, o
processo de extração do gás diretamente da atmosfera capturou a imaginação de cientistas, engenheiros,
empresários e formuladores de políticas, em todo o mundo. É uma onda de oportunidades para aqueles que querem
salvar a humanidade de uma catástrofe climática, bem como aqueles puxados por riqueza inimaginável quando o
CO2 pode ser explorado como o “novo petróleo”.
Puxar o CO2 do ar usando tecnologias de captura direta de ar (ou DAC) é uma rota promissora, no entanto, a grande
questão sobre a mente de cada parte interessada é que pode realmente atingir a meta do Painel Internacional sobre
Mudanças Climáticas de 10 G ton / ano capacidade até 2050? Para atingir esse objetivo, os detratores do DAC nos
lembrarão de que isso exigirá cerca de 1.000.000 de usinas, cerca de 25% do fornecimento global de eletricidade e
uma área terrestre com o dobro do tamanho da Suíça.
Capturar o CO2 nos oceanos da Terra
Há uma crescente comunidade de entusiastas da captura de CO2 que acreditam que a resposta está em nossos
oceanos, que atualmente são o maior sumidouro do mundo para o CO 22.
Desde a revolução industrial, cerca de 40% do CO 2 antropogênico 2foi absorvido pelos oceanos, com uma
concentração estimada de 2,1 mmol kg x −1 (0,095 kgm x 33), o que é 120 vezes maior que a atual concentração
atmosférica de 2CO2.
Tanto o DAC quanto o oceânico CO 2 estão sujeitos ao ciclo de feedback do carbono – um processo natural que vê
trocas de carbono entre a atmosfera, a terra, o oceano e os organismos da Terra. Ao julgar a capacidade de
qualquer tecnologia de remover o CO 2 da atmosfera, os cientistas devem considerar um conceito da química física
chamada lei de Henry, que afirma que a quantidade e a solubilidade do gás dissolvido em um líquido são
proporcionais à sua pressão parcial acima do líquido.
Para ilustrar sua relevância, pense em refrigerantes cuja efervescência é produzida com 2CO2 dissolvido. Antes de
abrir uma lata, o gás acima do líquido é quase puro CO2 a uma pressão superior à atmosfera normal. Depois que a
lata é aberta, este gás acima do líquido escapa, diminuindo a pressão parcial de CO 2 acima dele. Ao longo do
tempo, isso resulta em desgaseificação do líquido, pois o CO2 dissolvido eventualmente escapa para a atmosfera,
deixando para trás refrigerante plano.
O mesmo fenômeno ocorre com a captura de CO 2 oceânico. Remover o CO2 da atmosfera resulta em um
“desgaseificação” do oceano da mesma forma que ocorre na lata de refrigerante. Digamos que removamos 16
gigatoneladas / ano usando DAC por 30 anos, removendo 491 gigatoneladas da atmosfera, então o feedback de
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carbono dos oceanos como resultado do ciclo de carbono da Terra levaria hipoteticamente 51 gigatoneladas de CO
22.
Isso se traduziria em cerca de 10-19% do CO 2 capturado liberado para a atmosfera dos oceanos. Daí 1,7-9,5 GtCO
2 /ano de CO 2 adicional teria que ser removido para atender aos orçamentos atuais de carbono, algo que os
apoiadores do DAC ponderam.
Captura Off-Shore oceanic CO 2
A Captura Corporation, uma cisão da Caltech, propõe uma alternativa econômica na forma de um sistema de
captura offshore de CO2 alimentado por energia renovável. Seu sistema evita o uso de terras, reside na proximidade
de locais de armazenamento de sequestro offshore de CO 2 e oferece oportunidades para a recuperação de petróleo
reforçada com CO2 offshore.
A tecnologia usa eletrodiálise, que é uma técnica eletroquímica na qual partículas ou moléculas em um líquido são
separadas com base em sua capacidade de se mover através de membranas semipermeáveis sob a influência de
um campo elétrico.
A célula eletrodiálise proposta é composta por uma membrana bipolar constituída por camadas de troca de ânion e
cálata, que são laminadas juntas. Na aplicação de um campo elétrico, a membrana bipolar dissocia a água em
hidróxido (OH) e prótons (H +), o que leva a uma mudança cuidadosa no pH através da membrana e um equilíbrio
entre CO 22, carbonato dissolvido, bicarbonato.
Princípios da Eletrólise. Imagem: R. Sharifian, et al. Energia Environ.
Sci., 2021, 14, 78
A arquitetura da célula de eletrodiálise de prova de conceito é adequada para escalar, tornando-a prática para
captura oceânica de CO2, com um impressionante consumo de energia eletroquímica de 155,4 kJ / mol (0,98 kWh /
kg) de CO 22, com uma eficiência de captura de CO 2 de 71%.
Em um local de captura offshore, o oxigênio e o nitrogênio seriam primeiro removidos de um fluxo de água do
oceano por três contatores comerciais de membrana. A água do oceano acidificada seria então direcionada para
outros três contatores de membrana para remover o CO 2 por uma bomba de vácuo. Uma armadilha fria cercada por
gelo seco será então usada para condensar a umidade da saída de gás, e o efluente básico é descartado em um
tanque de coleta.
Não é simplesmente o inverso da lei de Henry porque a quantidade de CO2 dissolvido na água do oceano nativo é
pequena. A concentração de bicarbonato no oceano é 120 vezes maior do que a concentração de CO 2 no ar por
volume. Para cada molécula de CO 2 removida da água do oceano, uma molécula de OH – é liberada, o que puxa
mais CO 2 do ar ao longo de uma escala de tempo de 2 a 4 meses.
https://doi.org/10.1007/s10584-012-0677-0
https://capturacorp.com/
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2021/ee/d0ee03382k
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18232-y#citeas
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Imagem: I. Digdaya, et al., Nat. Comm., 2020, 11, 441
Esta configuração tem benefícios adicionais, como não há contator de ar separado ou sorvente, pois o oceano é o
contator e a água do mar é o sorvente, reduzindo o custo. A concentração de cerca de 2 mM [HCO 3 –] na água
ambiente do oceano representa uma concentração volumétrica significativamente aumentada de carbono em
relação a 410 ppm CO2 no ar, portanto, espera-se que os custos de bombeamento sejam menores, e o uso de
energia para regeneração sorvente pode ser menor por mol / CO 2 em comparação com outros processos do DAC.
Finalmente, o CO2 capturado da água oceânica pode ser acoplado em conjunto a uma célula eletroquímica para
permitir a produção offshore de produtos químicos e combustíveis.
Esta abordagem pronta para uso fornece um complemento fascinante para o DAC, e será emocionante observar o
progresso de empresas como a Captura em direção à implementação prática desta tecnologia eletroquímica única
para captura de CO 2.
Os alimentos para o pensamento serão os custos de capital e operacionais, pois há uma longa história de
tecnologias offshore, como petróleo, gás e vento, sendo mais caras do que onshore. O múltiplo para terra versus
mar para essas empresas estabelecidas atuará como uma diretriz para a economia do ar em comparação com a
captura oceânica de CO 2.
Imagem de recurso: Visão de uma tecnologia eletroquímica offshore para capturar CO 2 de águas oceânicas usando
energia renovável. Crédito da imagem: Captura Corp
ASN WeeklyTradução
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https://www.nature.com/articles/s41467-020-18232-y#citeas
https://capturacorp.com/