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O oceano não é apenas afetado pela mudança climática – também pode ser parte da solução para revertê-la.
A captura direta de carbono no oceano (DOC) é uma forma emergente de tecnologia de emissões negativas que tem vantagens sobre sua contraparte terrestre, a captura direta do ar, devido à sua capacidade de evitar o uso da terra. O DOC também pode ser convenientemente combinado com armazenamento offshore de dióxido de carbono e vento offshore.
Katherine Hornbostel, professora assistente de engenharia mecânica e ciência de materiais na Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh, é bem versada no campo das tecnologias de captura de carbono. Ela tem colaborado ativamente com o professor assistente Tagbo Niepa, do Departamento de Engenharia Química e de Petróleo de Pitt, para desenvolver soluções inovadoras de captura de carbono nos oceanos.
A equipe publicou dois artigos irmãos, “Demonstration of direct ocean carbon capture using encapsulated solventes” e “Demonstration of direct ocean carbon capture using hollow fiber membrana contactors”, no Revista de Engenharia Química. Esses dois artigos demonstram experimentalmente e computacionalmente como dois tipos de contatores de membrana – solventes encapsulados e contatores de membrana de fibra oca – podem remover o dióxido de carbono do oceano.
“Os contatores de membrana são exatamente o que parecem”, disse Hornbostel. “São membranas que colocam dois fluidos em contato. Nesse caso, estamos juntando a água do mar de um lado e um solvente do outro.”
A equipe testou dois tipos de contatores de membrana: fibra oca e solventes encapsulados. A maior diferença entre as duas tecnologias é a sua forma. Enquanto os contatores de membrana de fibra oca parecem canudos, os solventes encapsulados parecem caviar. Caso contrário, eles funcionam exatamente da mesma forma.
“A ideia com ambos é obter uma área de superfície realmente alta de contato entre a água do mar e o solvente”, explicou Hornbostel. “Quanto mais área de superfície você tiver, melhor será a taxa de remoção de dióxido de carbono.”
Balançando a água do mar
O dióxido de carbono vai querer atravessar a membrana em direção ao solvente, feito de uma solução de sódio que reage com o dióxido de carbono. Quando a água do mar entra em contato com o solvente, o dióxido de carbono reage e se separa da água do mar. A solução então precisa ser redistribuída para tornar o processo mais econômico – algo que a equipe ainda está trabalhando para melhorar.
“Teoricamente, poderíamos reduzir significativamente o preço se pudéssemos alterar o pH do lado da água do mar”, disse Hornbostel. “O dióxido de carbono normalmente não está disponível na água do mar em seu nível de pH básico, então você tem que diminuir o pH na água do mar para torná-la mais ácida e, então, mais bolhas de dióxido de carbono”.
A equipe de Hornbostel está atualmente buscando métodos para oscilar o pH da água do mar com tratamentos de superfície de membrana e investigando o acoplamento da captura direta do oceano com a dessalinização para reduzir os custos do sistema.
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