Sistema movido a energia solar converte plástico e gases de efeito estufa em combustíveis sustentáveis

Pesquisadores desenvolveram um sistema que pode transformar resíduos plásticos e gases de efeito estufa em combustíveis sustentáveis ​​e outros produtos valiosos, usando apenas a energia do sol.

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, desenvolveram o sistema, que pode converter dois fluxos de resíduos em dois produtos químicos ao mesmo tempo – a primeira vez que isso foi feito em um reator movido a energia solar .

O reator converte o dióxido de carbono (CO₂) e os plásticos em diversos produtos úteis em diversas indústrias. Nos testes, o CO₂ foi convertido em gás de síntese, um bloco de construção essencial para combustíveis líquidos sustentáveis, e as garrafas de plástico foram convertidas em ácido glicólico, amplamente utilizado na indústria de cosméticos. O sistema pode ser facilmente ajustado para produzir produtos diferentes, alterando o tipo de catalisador usado no reator.

A conversão de plásticos e gases de efeito estufa — duas das maiores ameaças enfrentadas pelo mundo natural — em produtos úteis e valiosos usando energia solar é um passo importante na transição para uma economia circular mais sustentável. Os resultados são relatados na revista Nature Synthesis.

“Converter resíduos em algo útil usando energia solar é um dos principais objetivos de nossa pesquisa”, disse o professor Erwin Reisner, do Departamento de Química de Yusuf Hamied, autor sênior do artigo. “A poluição plástica é um grande problema em todo o mundo e, muitas vezes, muitos dos plásticos que jogamos nas lixeiras são incinerados ou acabam em aterros sanitários.”

Reisner também lidera o Cambridge Circular Plastics Center (CirPlas), que visa eliminar o desperdício de plástico combinando o pensamento de céu azul com medidas práticas.

Outras tecnologias de “reciclagem” movidas a energia solar são promissoras para lidar com a poluição plástica e reduzir a quantidade de gases de efeito estufa na atmosfera, mas até o momento elas não foram combinadas em um único processo.

“Uma tecnologia movida a energia solar que pode ajudar a lidar com a poluição plástica e os gases do efeito estufa ao mesmo tempo pode ser um divisor de águas no desenvolvimento de uma economia circular”, disse Subhajit Bhattacharjee, coautor do artigo.

“Também precisamos de algo que seja ajustável, para que você possa fazer alterações facilmente, dependendo do produto final que deseja”, disse o co-primeiro autor, Dr. Motiar Rahaman.

Os pesquisadores desenvolveram um reator integrado com dois compartimentos separados: um para plástico e outro para gases de efeito estufa. O reator usa um absorvedor de luz baseado em perovskita – uma alternativa promissora ao silício para a próxima geração de células solares.

A equipe projetou diferentes catalisadores, que foram integrados ao absorvedor de luz. Ao mudar o catalisador, os pesquisadores poderiam mudar o produto final. Testes do reator em condições normais de temperatura e pressão mostraram que o reator pode converter eficientemente garrafas plásticas PET e CO₂ em diferentes combustíveis à base de carbono, como CO₂, gás de síntese, além do ácido glicólico. O reator desenvolvido em Cambridge produziu esses produtos a uma taxa também muito maior do que os processos fotocatalíticos convencionais de redução de CO_{2 .}

“Geralmente, a conversão de CO₂ requer muita energia, mas com nosso sistema, basicamente você apenas acende uma luz e começa a converter produtos nocivos em algo útil e sustentável”, disse Rahaman. “Antes desse sistema, não tínhamos nada que pudesse fabricar produtos de alto valor de forma seletiva e eficiente.”

“O que há de tão especial nesse sistema é a versatilidade e a capacidade de ajuste – estamos fazendo moléculas bastante simples à base de carbono no momento, mas, no futuro, poderemos ajustar o sistema para produzir produtos muito mais complexos, apenas mudando o catalisador.”, disse Bhattacharjee.

Nos próximos cinco anos, os pesquisadores esperam desenvolver ainda mais o reator para produzir moléculas mais complexas. Os pesquisadores dizem que técnicas semelhantes poderiam um dia ser usadas para desenvolver uma usina de reciclagem totalmente movida a energia solar.

“Desenvolver uma economia circular , onde fazemos coisas úteis a partir do lixo em vez de jogá-lo em aterros sanitários, é vital se vamos abordar de forma significativa a crise climática e proteger o mundo natural”, disse Reisner. “E alimentar essas soluções usando o sol significa que estamos fazendo isso de forma limpa e sustentável.”

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Fonte: Erwin Reisner, conversão fotoeletroquímica de CO2 em combustível com reforma plástica simultânea, Nature Synthesis (2023). DOI: 10.1038/s44160-022-00196-0 . www.nature.com/articles/s44160-022-00196-0