Baterias de captura de carbono armazenam energia renovável e ajudam o clima

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/05/2024

A bateria Na-CO₂, composta por dois eletrodos em uma solução de água salgada, puxa o dióxido de carbono atmosférico para sua reação eletroquímica e libera apenas subprodutos valiosos.
[Imagem: ndy Sproles/ORNL]

Baterias de CO₂

Uma nova tecnologia de bateria promete combater as alterações climáticas de duas maneiras: Expandindo a utilização de energias renováveis e capturando dióxido de carbono presente no ar ambiente.

Este tipo de bateria armazena a energia renovável gerada por painéis solares ou turbinas eólicas, que não conseguem fornecer eletricidade continuamente. A utilização desta energia quando o vento e a luz solar não estão disponíveis requer uma reação eletroquímica que, nesta nova formulação, captura CO₂ (dióxido de carbono) das emissões industriais e converte o gás em produtos de valor agregado.

Pesquisadores do Laboratório Nacional Oak Ridge, nos EUA, criaram agora duas formulações diferentes para baterias desse tipo. Ambas convertem o dióxido de carbono em uma forma sólida, que tem potencial para ser usado em outros produtos ou processos industriais.

Por exemplo, o CO₂ gerado por uma central termoelétrica pode ser bombeado através de um tubo para o eletrólito líquido, criando bolhas semelhantes às de um refrigerante gaseificado. Durante o funcionamento da bateria, as bolhas de gás transformam-se em um pó sólido, de carbono puro, enquanto o oxigênio pode ser liberado na atmosfera ou envasado para usos industriais.

Elas operam por meio de reações eletroquímicas que movimentam íons entre dois eletrodos através de um eletrólito. Ao contrário das baterias comuns, usadas nos celulares ou em automóveis, as baterias projetadas para armazenamento de energia na rede não precisam funcionar como um sistema fechado e portátil, abrindo caminho para adicionar novas funcionalidades às baterias estacionárias.

Baterias de Na-CO₂ e Al-CO₂

Cada componente de uma bateria (ânodo, cátodo e eletrólito) pode ser feito de diferentes elementos ou compostos. A escolha determina a vida útil operacional da bateria, quanta energia ela pode armazenar, quão grande ou pesada ela é e quão rápido ela carrega ou libera energia.

Um dos protótipos é uma bateria Na-CO₂, que combina CO₂ com sódio da água do mar usando um catalisador barato de ferro-níquel. O segundo é uma bateria Al-CO₂, que combina o dióxido de carbono com alumínio.

A grande surpresa veio da bateria Al-CO₂, que mostrou-se capaz de armazenar até 10 horas de eletricidade e manteve sua capacidade por 600 horas de uso - o protótipo anterior mais robusto havia durado apenas oito horas.

O subproduto da operação das baterias, um carbonato, dissolve-se no eletrólito líquido, enriquecendo-o continuamente para melhorar o desempenho da bateria; ou ele pode ser filtrado do fundo do recipiente sem interromper a operação da bateria.

Os projetos das baterias também podem ser ajustados para criar mais ou menos desses subprodutos, que têm uso industrial amplo, da indústria farmacêutica até as de cimento. Os únicos gases liberados são o oxigênio e o hidrogênio, que não contribuem para as mudanças climáticas e podem também ser capturados para produzir mais energia ou combustível.