O dispositivo é essencialmente um grande, especializada bateria que absorve o dióxido de carbono do ar (ou outro gás de fluxo), passando por seus eletrodos, como está a ser carregada e, em seguida, libera o gás que está a ser descarregada., Em operação, o dispositivo simplesmente alternaria entre carga e descarga, com ar fresco ou gás de alimentação sendo soprado através do sistema durante o ciclo de carga, e então o puro, concentrado dióxido de carbono sendo soprado durante a descarga.como cargas da bateria, uma reação eletroquímica ocorre na superfície de cada pilha de eletrodos. Estes são revestidos com um composto chamado poliantraquinona, que é composto com nanotubos de carbono., Os eléctrodos têm uma afinidade natural para o dióxido de carbono e reagem prontamente com as suas moléculas na corrente de ar ou no gás de alimentação, mesmo quando está presente em concentrações muito baixas. A reação inversa ocorre quando a bateria é descarregada-durante a qual o dispositivo pode fornecer parte da energia necessária para todo o sistema — e no processo ejeta um fluxo de dióxido de carbono puro. Todo o sistema funciona à temperatura ambiente e à pressão normal do ar.,”A maior vantagem desta tecnologia sobre a maioria das outras tecnologias de captação ou absorção de carbono é a natureza binária da afinidade do adsorvente com o dióxido de carbono”, explica Voskian. Em outras palavras, o material do eletrodo, por sua natureza, “tem uma alta afinidade ou nenhuma afinidade”, dependendo do Estado de carga ou descarga da bateria. Outras reações utilizadas para a captura de carbono requerem etapas intermediárias de processamento químico ou a entrada de energia significativa, como calor, ou diferenças de pressão.,

“esta afinidade binária permite a captura de dióxido de carbono de qualquer concentração, incluindo 400 partes por milhão, e permite a sua libertação em qualquer fluxo transportador, incluindo 100% de CO2”, diz Voskian. Ou seja, como qualquer gás flui através da pilha dessas células eletroquímicas planas, durante o passo de liberação o dióxido de carbono capturado será transportado junto com ele. Por exemplo, se o produto final desejado é dióxido de carbono puro para ser usado na carbonação de bebidas, então um fluxo do gás puro pode ser soprado através das placas., O gás capturado é então liberado das placas e se junta ao fluxo.em algumas plantas de engarrafamento de refrigerantes, o combustível fóssil é queimado para gerar o dióxido de carbono necessário para dar às bebidas o seu gás. Da mesma forma, alguns agricultores queimam gás natural para produzir dióxido de carbono para alimentar suas plantas em estufas. O novo sistema poderia eliminar essa necessidade de combustíveis fósseis nessas aplicações, e no processo realmente estar tirando o gás de efeito estufa do ar, diz Voskian., Alternativamente, o fluxo puro de dióxido de carbono pode ser comprimido e injetado no subsolo para eliminação a longo prazo, ou mesmo transformado em combustível através de uma série de processos químicos e eletroquímicos.

o processo que este sistema usa para capturar e liberar dióxido de carbono “é revolucionário”, diz ele. “Tudo isso está em condições ambientais-não há necessidade de energia térmica, pressão ou química. São apenas estas folhas muito finas, com ambas as superfícies activas, que podem ser empilhadas numa caixa e ligadas a uma fonte de electricidade.,”

” Em Meus laboratórios, temos nos esforçado para desenvolver novas tecnologias para lidar com uma série de questões ambientais que evitam a necessidade de fontes de energia térmica, mudanças na pressão do sistema, ou adição de produtos químicos para completar os ciclos de separação e liberação”, diz Hatton. “Esta tecnologia de captura de dióxido de carbono é uma demonstração clara do poder das abordagens eletroquímicas que requerem apenas pequenos oscilações na tensão para conduzir as separações.,”

Em um trabalho de planta, por exemplo, em uma planta de potência, onde o gás de exaustão é produzido continuamente — dois conjuntos de pilhas de células eletroquímicas podem ser montadas lado a lado, para operar em paralelo, com o gás de combustão a ser dirigido em primeiro em um set para a captura de carbono, então desviado para o segundo enquanto que o primeiro conjunto entra em seu ciclo de descarga. Alternando para a frente e para trás, o sistema pode sempre ser tanto a captura como a descarga do gás., No laboratório, a equipe provou que o sistema pode suportar pelo menos 7.000 ciclos de descarga de carga, com uma perda de eficiência de 30 por cento ao longo desse tempo. Os pesquisadores estimam que eles podem facilmente melhorar isso para 20.000 a 50.000 ciclos.os próprios eléctrodos podem ser fabricados através de métodos de processamento químicos normalizados. Enquanto hoje isso é feito em um ambiente de laboratório, ele pode ser adaptado para que, em última análise, eles poderiam ser feitos em grandes quantidades através de um processo de fabricação de rolo-a-rolo semelhante a uma prensa de impressão de jornal, diz Voskian., “Desenvolvemos técnicas muito rentáveis”, diz ele, estimando que poderiam ser produzidas por algo como dezenas de dólares por metro quadrado de eletrodo.comparado com outras tecnologias de captura de carbono existentes, este sistema é bastante eficiente em termos de energia, usando cerca de um gigajoule de energia por tonelada de dióxido de carbono capturado, consistentemente. Outros métodos existentes têm consumo de energia que variam entre 1 a 10 gigajoules por tonelada, dependendo da concentração de dióxido de carbono de entrada, diz Voskian.,

os pesquisadores criaram uma empresa chamada Verdox para comercializar o processo, e esperam desenvolver uma planta em escala piloto nos próximos anos, diz ele. E o sistema é muito fácil de escalar, ele diz: “Se você quer mais capacidade, você só precisa fazer mais eletrodos.Este trabalho foi apoiado por uma subvenção do fundo para a iniciativa energética do MIT e pela Eni S. p.a.