Desvendando o destino do carbono profundo — Strong The One

A pesquisa, liderada pelo Prof. PAN Ding, analisou a dissolução de CO₂ na água, o que tem implicações significativas nas formas de reduzir o retorno de carbono do subsolo para a atmosfera.

A grande maioria do carbono da Terra está enterrada em seu interior. Esse carbono profundo influencia a forma e a concentração de carbono perto da superfície, o que pode, por sua vez, impactar o clima global ao longo do tempo geológico. Portanto, é importante avaliar a quantidade de carbono existente em reservatórios profundos a centenas de quilômetros de profundidade.

“A pesquisa existente se concentrou nas espécies de carbono acima ou perto da superfície da Terra. No entanto, mais de 90% do carbono da Terra está armazenado na crosta, manto e até no núcleo, que é pouco conhecido”, explicou o Prof. Pan.

Usando simulações de primeiros princípios em física, sua equipe descobriu que CO₂ pode ser mais ativo do que se pensava anteriormente no ciclo de carbono profundo da Terra, que influencia amplamente o transporte de carbono entre os reservatórios profundos e próximos da superfície da Terra.

Confinamento de CO₂ e água em minerais nanoporosos adequados podem aumentar a eficiência do armazenamento subterrâneo de carbono, segundo o estudo. Ele sugere que, nos esforços de captura e armazenamento de carbono, transformar CO₂ juntamente com a água em rochas sob nanoconfinamento oferece um método seguro para armazenar permanentemente o carbono no subsolo com baixo risco de retorno à atmosfera.

Os resultados foram publicados recentemente na revista acadêmica internacional Natureza Comunicações.

“Dissolução de CO₂ na água é um processo cotidiano, mas sua onipresença esconde sua importância. Tem grandes implicações para o ciclo de carbono da Terra, que afeta profundamente a mudança climática global ao longo do tempo geológico e o consumo humano de energia”, disse o Prof. Pan.

“É um passo importante para entender as propriedades físicas e químicas incomuns do CO aquoso.₂ soluções em condições extremas.”

Estudos anteriores focaram nas propriedades do carbono dissolvido em soluções a granel. Mas na Terra profunda ou no armazenamento subterrâneo de carbono, as soluções aquosas são frequentemente confinadas à nanoescala em poros, contornos de grãos e fraturas dos materiais da Terra, onde o confinamento espacial e a química da interface podem tornar as soluções fundamentalmente diferentes.

“Os fluidos contendo carbono podem chegar a centenas de quilômetros de profundidade, o que é impossível de observar diretamente. Experimentalmente, também é muito desafiador medi-los sob condições extremas de pressão e temperatura encontradas nas profundezas da Terra”, disse ele.

O Prof. Pan é professor associado de física e química na universidade. A equipa integra ainda os doutorandos Nore Stolte e Rui Hou. Eles fizeram simulações para estudar as reações do CO₂ em água em nanoconfinamento.

Comparando as soluções de carbono nanoconfinadas por grafeno, uma camada atômica de grafite e stishovita – um cristal de SiO2 de alta pressão – com aquelas dissolvidas em soluções a granel, eles descobriram que o CO₂ reagiu mais em nanoconfinamento do que a granel.

A pesquisa está abrindo caminho para estudos sobre reações mais complicadas do carbono na água nas profundezas da Terra, como a formação de diamantes, a origem abiogenética do petróleo e até mesmo a vida profunda. Como próximo passo do estudo, a equipe espera explorar se o carbono pode reagir ainda mais para formar moléculas mais complicadas, como a matéria orgânica.

O Prof. Pan desenvolve e aplica métodos computacionais e numéricos para entender e prever as propriedades e o comportamento de líquidos, sólidos e nanoestruturas a partir dos primeiros princípios. Com a ajuda de supercomputadores de alto desempenho, sua equipe busca respostas para questões científicas urgentes e fundamentais relevantes para o desenvolvimento sustentável, como ciência da água, ciclo profundo do carbono e energia limpa.