Os pesquisadores da Universidade da Califórnia desenvolveram o material chamado COF-999. Sua capacidade de adsorver CO2 é excepcional, além de ser estável e durável.
O novo material poroso que permite capturar dióxido de carbono, chamado estrutura orgânica covalente (COF), possui canais hexagonais decorados com poliaminas que ligam de maneira eficiente as moléculas de dióxido de carbono (esferas azuis e laranjas) em concentrações encontradas no ar ambiente. Imagem: Chaoyang Zhao
O dióxido de carbono é um dos principais responsáveis pelo aquecimento global. Embora a redução das emissões seja essencial, eliminar esse gás diretamente da atmosfera tornou-se imprescindível.
Os materiais clássicos utilizados para capturar o CO2, como os MOFs (Estruturas Metalorgânicas), revelam-se promissores. No entanto, sua durabilidade é limitada após vários ciclos de regeneração, o que compromete sua eficácia industrial.
O COF-999, por sua vez, é baseado em ligações covalentes sólidas (carbono-carbono e carbono-nitrogênio), o que o torna mais robusto. Essas ligações são conhecidas por sua alta resistência térmica e química.
O material funciona aprisionando o CO2 em seus poros. Ele pode capturar cerca de 400 partes por milhão de CO2 em menos de duas horas. Além disso, sua regeneração requer menos energia que outros materiais similares.
A inteligência artificial pode ainda melhorar essa tecnologia, otimizando a estrutura do COF-999. Esse material poderia, futuramente, ser utilizado em larga escala nas fábricas de captura direta de CO2.
Embora desafios econômicos ainda existam, a equipe de pesquisadores acredita que esse novo material pode representar um avanço significativo na luta contra o aquecimento global.
O que é uma Estrutura Metalorgânica (MOF)?
Uma Estrutura Metalorgânica (MOF) é um material poroso híbrido constituído por nós metálicos ligados por conexões orgânicas. Essa estrutura cria cavidades internas capazes de capturar e armazenar moléculas específicas, como o dióxido de carbono. Os MOFs são amplamente utilizados devido à sua grande área de superfície interna e flexibilidade química.
Os MOFs são particularmente eficazes para captura de gases graças à sua capacidade de adsorver moléculas em seus poros. Isso significa que os gases se fixam à superfície interna do material sem reações químicas significativas.
O que é uma Estrutura Orgânica Covalente (COF) e como ela ajuda a capturar o CO2?
As Estruturas Orgânicas Covalentes (COF) são estruturas cristalinas porosas formadas por ligações fortes entre átomos de carbono e nitrogênio. Essas ligações conferem-lhes alta estabilidade química e térmica, essencial para resistir a condições extremas, como umidade ou calor.
Sua estrutura interna é projetada para maximizar a superfície disponível, de modo a absorver gases. No caso do COF-999, os poros são revestidos com aminas, compostos que interagem especificamente com o CO2, permitindo capturar de maneira eficiente esse gás do ar ambiente.
Comparado com outros materiais de captura, um COF tem a vantagem de exigir menos energia para regeneração e oferece maior durabilidade. Isso o torna um candidato promissor para aplicações industriais em larga escala no combate ao aquecimento global.
A estrutura cristalina dos COFs oferece um arranjo regular de poros microscópicos, maximizando assim a superfície disponível para adsorção de gases como o CO2. Essa arquitetura precisa permite uma captura mais eficiente e seletiva do dióxido de carbono.
Ao controlar o tamanho e a forma dos poros dos COFs, é possível otimizá-los para aplicações específicas, como a captura de CO2 a partir do ar. Isso faz deles um material modulável e adaptável, ideal para diferentes condições industriais.