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Em um novo estudo, pesquisadores da North Carolina State University demonstraram que é possível fazer filtros de captura de dióxido de carbono usando impressão 3D. Especificamente, eles imprimiram um material de hidrogel que pode conter anidrase carbônica, uma enzima que acelera uma reação que transforma dióxido de carbono e água em bicarbonato.
As descobertas, publicadas na revista Géissugerem que a impressão 3D pode ser um método mais rápido e versátil de fazer projetos de filtros.
“Esse processo de fabricação, usando impressão 3D, torna tudo mais rápido e preciso”, disse o principal autor do estudo, Jialong Shen, professor assistente de pesquisa de engenharia têxtil, química e ciência na Carolina do Norte. “Se você tiver acesso a uma impressora e às matérias-primas, poderá fazer esse material funcional.”
No estudo, pesquisadores do NC State Wilson College of Textiles misturaram uma solução contendo dois compostos orgânicos diferentes – ou a “tinta” de impressão – e uma enzima chamada anidrase carbônica. Os pesquisadores então imprimiram filamentos semelhantes a fios do hidrogel em uma grade bidimensional enquanto solidificavam a solução com luz ultravioleta à medida que era impressa.
“Formulamos o hidrogel de uma maneira que seria mecanicamente forte o suficiente para ser impresso em 3D e também extrudado em um filamento contínuo”, disse Shen. “A inspiração por trás do nosso projeto foram nossas próprias células, que possuem enzimas empacotadas em espaços compartimentados, preenchidos com um fluido. Esse tipo de ambiente é bom para ajudar as enzimas a fazer seu trabalho.”
Os pesquisadores testaram as propriedades do material para entender o quão bem ele dobraria e torceria, e investigaram o desempenho de captura de carbono do filtro. Em um experimento em pequena escala, eles descobriram que o filtro capturou 24% do dióxido de carbono em uma mistura de gases. Embora a taxa de captura seja menor do que a alcançada em projetos anteriores, o filtro tinha menos de uma polegada (2 centímetros) de diâmetro e poderia ser maior e em diferentes formas modulares para empilhá-los em uma coluna alta. . Isso poderia aumentar a eficiência de captura, disseram os pesquisadores.
“Para obter uma taxa de captura mais alta, precisaríamos aumentar o diâmetro do filtro ou empilhar mais filtros uns sobre os outros”, disse Shen. “Não achamos que isso seja um problema; este foi um teste inicial em pequena escala para facilitar o teste”.
Os pesquisadores também testaram a durabilidade da filtragem do material e descobriram que ele manteve 52% de seu desempenho inicial de captura de carbono após mais de 1.000 horas.
“Este trabalho ainda está em estágio inicial, mas nossas descobertas sugerem que há novas maneiras de fabricar materiais para dispositivos de captura de carbono”, disse a coautora do estudo, Sonja Salmon, professora associada de engenharia têxtil, química e ciência na Carolina do Norte. “Estamos oferecendo esperança para a captura de carbono.”
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