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Revisão das 16h24min de 14 de outubro de 2022

Combustível neutro em carbono é o combustível que não produz emissões líquidas de gases de efeito estufa ou pegada de carbono. Na prática, isso geralmente significa combustíveis que são feitos usando dióxido de carbono (CO2) como matéria-prima. Combustíveis neutros em carbono podem ser agrupados em combustíveis sintéticos, que são feitos pela hidrogenação química do dióxido de carbono, e biocombustíveis, que são produzidos usando processos naturais que consomem CO2, como a fotossíntese.[1]

Estrutura de um hidrocarboneto. Essencial para a formação de combustíveis neutros em carbono.

O dióxido de carbono usado para fazer combustíveis sintéticos pode ser captado diretamente do ar, reciclado dos gases de combustão e exaustão das usinas de energia ou derivado do ácido carbônico na água do mar. Exemplos comuns de combustíveis sintéticos incluem amônia e metano,[2] embora hidrocarbonetos mais complexos, como gasolina e combustível de aviação[3] também tenham sido sintetizados artificialmente com sucesso. Além de serem neutros em carbono, esses combustíveis renováveis podem aliviar os custos e os problemas de dependência de combustíveis fósseis importados sem exigir eletrificação da frota de veículos ou conversão para hidrogênio e outros combustíveis, permitindo veículos compatíveis e acessíveis.[4] Para ser verdadeiramente neutra em carbono, qualquer energia necessária para o processo deve ser livre de emissões, como as energias renováveis ou a energia nuclear.[5][6][7][8]

Se a combustão dos combustíveis neutros em carbono estiver sujeita à captura de carbono na chaminé, resultará em emissão negativa de dióxido de carbono e, portanto, poderá constituir uma forma de remediação de gases do efeito estufa. As emissões negativas são amplamente consideradas um componente indispensável dos esforços para limitar o aquecimento global, embora as tecnologias de emissões negativas atualmente não sejam economicamente viáveis para empresas do setor privado.[9] É provável que os créditos de carbono desempenhem um papel importante para os combustíveis carbono-negativos.[10]

Produção de hidrocarbonetos sintéticos

Hidrocarbonetos sintéticos podem ser produzidos em reações químicas entre dióxido de carbono, que pode ser captado de usinas de energia ou do ar, e hidrogênio. O combustível, muitas vezes referido como eletrocombustível, armazena a energia que foi usada na produção do hidrogênio.[11]

O combustível de hidrogênio é tipicamente formado após a eletrólise da água em um processo de potência a gás. Para minimizar as emissões, a eletricidade é produzida usando uma fonte de energia de baixa emissão, como energia eólica, solar ou nuclear.[12]

Através da reação de Sabatier, o metano pode ser produzido, podendo ser armazenado a fim de ser queimado posteriormente em usinas que usam gás natural sintético, transportado por gasoduto, caminhão ou navio-tanque, ou ser usado em processos de gás para líquidos, como o Processo de Fischer–Tropsch para produzir combustíveis tradicionais para transporte ou aquecimento.[13][14][15]

Existem mais alguns combustíveis que podem ser criados usando hidrogênio. O ácido fórmico, por exemplo, pode ser feito por reação do hidrogênio com CO2. Isso produz isobutanol.[16]

O metanol pode ser feito a partir de uma reação química envolvendo uma molécula de dióxido de carbono com três moléculas de hidrogênio para produzir metanol e água. A energia armazenada pode ser recuperada queimando o metanol, liberando dióxido de carbono, água e calor. O metano pode ser produzido em uma reação semelhante. Precauções especiais contra vazamentos de metano são importantes, pois o metano é quase 100 vezes mais potente que o CO2, considerando o potencial de aquecimento global de 20 anos. Mais energia pode ser usada para combinar metanol ou metano em moléculas maiores de combustível de hidrocarboneto.[17]

Os pesquisadores também sugeriram o uso de metanol para produzir éter dimetílico. Este combustível pode ser usado como substituto do diesel devido à sua capacidade de auto-inflamação sob alta pressão e temperatura. Já está sendo usado em algumas áreas para aquecimento e geração de energia. Não é tóxico, mas deve ser armazenado sob pressão.[18] Hidrocarbonetos maiores[19] e etanol[20] também podem ser produzidos a partir de dióxido de carbono e hidrogênio.

Todos os hidrocarbonetos sintéticos são geralmente produzidos em temperaturas de 200 a 300 °C, e a pressões de 20 a 50 bar. Catalisadores são geralmente usados para melhorar a eficiência da reação e criar o tipo desejado de combustível de hidrocarboneto. Tais reações são exotérmicas e usam cerca de 3 mol de hidrogênio por mol de dióxido de carbono envolvido. Eles também produzem grandes quantidades de água como subproduto.[21]

Referências

  1. ↑ Trakimavičius, Lukas (6 de outubro de 2021). «Synthetic fuels can bolster energy security in the Baltic region». EurActiv. Consultado em 14 de outubro de 2022. Arquivado do original em 6 de outubro de 2021 
  2. ↑ «Wayback Machine» (PDF). web.archive.org. 21 de setembro de 2013. Consultado em 14 de outubro de 2022 
  3. ↑ «Air Fuel Synthesis shows petrol from air has future». Consultado em 5 de junho de 2019. Arquivado do original em 5 de junho de 2019 
  4. ↑ Pearson, R.J.; Eisaman, M.D.; et al. (2012). «Energy Storage via Carbon-Neutral Fuels Made From CO2, Water, and Renewable Energy» (PDF). Proceedings of the IEEE. 100 (2): 440–60. CiteSeerX 10.1.1.359.8746Acessível livremente. doi:10.1109/JPROC.2011.2168369. Consultado em 14 de outubro de 2022. Cópia arquivada (PDF) em 8 de maio de 2013 
  5. ↑ Zeman, Frank S.; Keith, David W. (2008). «Carbon neutral hydrocarbons» (PDF). Philosophical Transactions of the Royal Society A. 366 (1882): 3901–18. Bibcode:2008RSPTA.366.3901Z. PMID 18757281. doi:10.1098/rsta.2008.0143. Consultado em 14 de outubro de 2022. Cópia arquivada (PDF) em 25 de maio de 2013 
  6. ↑ Wang, Wei; Wang, Shengping; Ma, Xinbin; Gong, Jinlong (2011). «Recent advances in catalytic hydrogenation of carbon dioxide». Chemical Society Reviews. 40 (7): 3703–27. CiteSeerX 10.1.1.666.7435Acessível livremente. PMID 21505692. doi:10.1039/C1CS15008A 
  7. ↑ MacDowell, Niall; et al. (2010). «An overview of CO2 capture technologies» (PDF). Energy and Environmental Science. 3 (11): 1645–69. doi:10.1039/C004106H. Consultado em 16 de julho de 2019. Cópia arquivada (PDF) em 11 de dezembro de 2015 
  8. ↑ Eisaman, Matthew D.; et al. (2012). «CO2 extraction from seawater using bipolar membrane electrodialysis». Energy and Environmental Science. 5 (6): 7346–52. CiteSeerX 10.1.1.698.8497Acessível livremente. doi:10.1039/C2EE03393C. Consultado em 14 de outubro de 2022. Cópia arquivada em 23 de novembro de 2021 
  9. ↑ McKie, Robin (16 de janeiro de 2021). «Carbon capture is vital to meeting climate goals, scientists tell green critics». The Guardian (em inglês). Consultado em 28 de abril de 2021. Arquivado do original em 30 de abril de 2021 
  10. ↑ Mathews, John A. (Março de 2008). «Carbon-negative biofuels; 6:The role of carbon credits». Energy Policy. 36 (3): 940–945. doi:10.1016/j.enpol.2007.11.029 
  11. ↑ Pearson, Richard; Eisaman (2011). «Energy Storage Via Carbon-Neutral Fuels Made From Carbon dioxide, Water, and Renewable Energy» (PDF). Proceedings of the IEEE. 100 (2): 440–460. CiteSeerX 10.1.1.359.8746Acessível livremente. doi:10.1109/jproc.2011.2168369. Consultado em 14 de outubro de 2022. Cópia arquivada (PDF) em 8 de maio de 2013 
  12. ↑ Royal Society 2019, p. 7.
  13. ↑ Pearson, R.J.; Eisaman, M.D.; et al. (2012). «Energy Storage via Carbon-Neutral Fuels Made From CO2, Water, and Renewable Energy» (PDF). Proceedings of the IEEE. 100 (2): 440–60. CiteSeerX 10.1.1.359.8746Acessível livremente. doi:10.1109/JPROC.2011.2168369. Consultado em 14 de outubro de 2022. Cópia arquivada (PDF) em 8 de maio de 2013 
  14. ↑ Pennline, Henry W.; et al. (2010). «Separation of CO2 from flue gas using electrochemical cells». Fuel. 89 (6): 1307–14. doi:10.1016/j.fuel.2009.11.036 
  15. ↑ Graves, Christopher; Ebbesen, Sune D.; Mogensen, Mogens (2011). «Co-electrolysis of CO2 and H2O in solid oxide cells: Performance and durability». Solid State Ionics. 192 (1): 398–403. doi:10.1016/j.ssi.2010.06.014 
  16. ↑ «Extraindo energia do ar - este é o futuro do combustível?». Cleanleap. 10 de fevereiro de 2015. Consultado em 14 de outubro de 2022. Cópia arquivada em 24 de julho de 2021 
  17. ↑ Pearson, R.J.; Eisaman, M.D.; et al. (2012). «Energy Storage via Carbon-Neutral Fuels Made From CO2, Water, and Renewable Energy» (PDF). Proceedings of the IEEE. 100 (2): 440–60. CiteSeerX 10.1.1.359.8746Acessível livremente. doi:10.1109/JPROC.2011.2168369. Consultado em 14 de outubro de 2022. Cópia arquivada (PDF) em 8 de maio de 2013 
  18. ↑ Olah, George; Alain Geoppert; G. K. Surya Prakash (2009). «Chemical recycling of Carbon Dioxide to Methanol and Dimethyl Ether: From Greenhouse Gas to Renewable, Environmentally Carbon Neutral Fuels and Synthetic Hydrocarbons». Journal of Organic Chemistry. 74 (2): 487–98. CiteSeerX 10.1.1.629.6092Acessível livremente. PMID 19063591. doi:10.1021/jo801260f 
  19. ↑ «Integration of Power to Gas/Power to Liquids into the ongoing transformation process» (PDF). Junho de 2016. p. 12. Consultado em 14 de outubro de 2022. Arquivado do original (PDF) em 11 de agosto de 2017 
  20. ↑ «Technical Overview». Consultado em 10 de agosto de 2017. Cópia arquivada em 9 de maio de 2019 
  21. ↑ Zeman, Frank S.; Keith, David W. (2008). «Carbon neutral hydrocarbons» (PDF). Philosophical Transactions of the Royal Society A. 366 (1882): 3901–18. Bibcode:2008RSPTA.366.3901Z. PMID 18757281. doi:10.1098/rsta.2008.0143. Consultado em 14 de outubro de 2022. Cópia arquivada (PDF) em 25 de maio de 2013 
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